混合集成电路测试硬件电路测试板的设计研究

西安科技大学高新学院　闫文莉

混合集成电路测试硬件电路测试板的设计研究

西安科技大学高新学院闫文莉

在当前的社会当中，随着科技的不断进步，在混合集成电路领域中，取得了极大的进展。在集成电路产业链当中，混合集成电路测试是一项十分重要的工作，对于电路设计指标满足要求来说，有着关键性的保障作用。在IC产业当中，混合集成电路测试技术更是具有支撑性的作用，而在IC验证测试当中，混合集成电路自动测试设备非常重要，其中，硬件电路测试板更是一个重要的元件。因此，本文对混合集成电路测试硬件电路测试板的设计进行了研究。

混合集成电路；测试硬件；电路测试板；设计

前言

随着科技的发展，在集成电路领域中，其制造工艺不断提升，新品集成度也大大增强，在一个单片IC晶体管当中，就能够达到数亿甚至数十亿的集成数量。在这样的情况下，传统的测试方法已经难以满足实际应用的需求。及程度越高、完成功能越多的芯片，就需要进行更高精度、更多参数的测试，测试复杂度自然有所提升。而在我国当前的众多测试仪器当中，测试功能普遍不够全面，只能单独进行数字量或模拟量的测试。所以，有必要对混合集成电路测试硬件电路测试板进行有效的设计。

1.混合集成电路测试的概念

在混合集成电路当中，包含了数字成分、模拟成分等，所以混合集成电路测试属于一个新的领域。在混合集成电路的输入输出当中，可能是模拟信号，也可能是数字信号。所以，除了数字集成电路功能测试模块以外，还必须具备很多其它的模块［1］。其中，模拟捕获模块也叫做波形数字化模块，在待测器件中，如果输出模拟信号的结果，利用模拟捕获模块对测试返回结果进行捕获，从而对静态参数值进行计算。频谱分析模块基于返回届时结果，对频率成分进行分离，利用频率成分，对待测器件动态参数进行计算。任意信号发生模块在模拟输入待测器件中，能够对制定参数模拟信号进行提供。在混合集成电路测试当中，在待测器件数字输入端口，利用引脚电子对时序信息数字信号进行提供，并捕获待测器件数字输出结果。

2.混合集成电路测试的原理

基于半导体工艺技术，可以将TTL工艺电路、CMOS工艺电路设计在同一个芯片上。因而对于一个晶圆片中，对数字电路、模拟电路同时实现的问题进行有效的解决。因而产生了混合信号集成电路，在设计应用中能够发挥出良好的作用。而为了满足其实际应用性能，应当对电路进行必要的测试。在当前的混合集成电路中，包含了SOC电路、内嵌微处理器、调制解调器、ADC/DAC、模拟比较器等。其主要的电路特征是同时包含了模拟信号电路、数字信号电路，并且两种信号之间，存在着函数关系。在混合电路输入输出周期之间，也具有密切的联系，并且其参数特点也不同于单一的模拟电路、数字电路［2］。例如，在ADC、DAC当中，同时包含了数字电路、模拟电路的部分，都是在严格的时间周期之内，完成相应的转换，而单独的模拟电路、数字电路等则并不相同。

随着SOC技术的发展，在单片可编程逻辑门阵列当中，除了对可编程逻辑单元进行集成以外，还包括了IP模块、寄存器、时钟管理模块、DSP等部分。其中的可编程逻辑单元数量很多，因而在设计系统当中，能够对电路进行有效的简化，在内编程当中，能够完成大量数字电路，具有可靠、稳定的性能。由于对DSP进行了集成，因而其数据处理能力也得到了相应的提升。所以，在测试板系统的设计当中，可以对可编程逻辑门阵列进行应用。在混合集成电路的测试过程中，首先是芯片的设计到出厂测试在晶圆片、成品的测试中，在器件封装、工艺制造之后，测试其参数、功能是否满足要求。在芯片性能测试中，需要先后进行O/S测试、静态参数测试、动态参数测试等［3］。

3.混合集成电路测试控制逻辑设计

在测试板的应用当中，首先需要对完成控制机的控制，例如对上位机设置测试向量、测试参数等进行下载。在测试结束之后，对捕捉存储器当中的测试结果进行读取。其中，测试板能够自动运行后续的过程，基于FPGA的控制，自动进行测试工作，在捕捉存储器中存储捕捉到的结果、控制捕捉测试结果、给被测器件施加格式化编码、对测试矢量进行读取等。在选择控制芯片的过程当中，应当在满足实际应用需求的基础上，对低功耗、低成本等进行充分的考虑，充分的比较同类产品，最终做出相应的选择。在设计当中，可以分开控制模拟部分、数字部分［4］。

采用不同的控制芯片，分别对捕获存储器和矢量存储器的读写控制，数字激励的产生、数字捕获模块的控制，以及模拟捕获模块的控制、精密测试单元等进行控制。基于相应的开发平台，工程师能够对各种操作进行编程，根据软件提供的价格、性能、资源等信息，对器件进行选择，根据自己的需求，对具有较高性价比的产品进行选择。在输入设计当中，可以对狂徒输入、硬件描述语言、以及其它语言设计的文件进行导入。利用功能方针功能，可以对设计功能正确性进行验证；利用时序仿真，可以对实际工作状态进行模拟，从而发现系统中可能存在的问题，及时的进行解决处理。

4.混合集成电路硬件测试板平台设计

在混合集成电路硬件测试板平台的设计中，测试板应当为每板32个测试通道，因而利用四个板，能够满足128个测试通道的要求。测试通道应具有8V的输出驱动电压和7V的比较输出驱动电压。捕捉存储器应具有1M×64bits的深度，图形则应具有1M×96bits的深度。在精密测量单元中，具有每板4个通道，并且能够扩展为16个［5］。在模块设计中，包含了精密测量单元、任意信号发生器、数字信号产生、模拟捕获模块、数字捕捉模块等。在测试板电路设计中，融入了箱梁存储器、捕捉存储器、现场可编程门阵列、精密测量单元、模拟捕获模块、测试通道模块、程控电源模块等。在数字信号产生模块中，应当满足每板32个数字信号产生通道，最高应达到10MHz的输出频率。在数字信号产生电路设计中，在向量存储器当中对向量进行读取，格式化编码之后，对有效数字驱动信号进行生成和输出。

在数字捕获模块当中，包含了捕获存储器、FPGA逻辑电路、窗口比较器等电路。在测试板捕捉存储器中，具有1M的存储深度，每板拥有测试通道为32个，可以作为输入捕获口、激励口等进行应用。程控电源的设计中，应当达到8V的输出驱动参考电压，7V的窗口比较器电压，对32输入可调电压输出进行提供。在程控电源的电路设计中，首先选择相应的数模转换器件，然后设计程控电源电路［6］。在精密测量单元的设计当中，应当确保每板4个精密电源输出数量，并能够扩展为16个通道。提供的电压应当达到±10V的范围。可供选择的电流应当包括5mA、2mA、200uA、20uA、5uA等不同标准。在模拟捕获模块的设计中，应当达到20VP-P的模拟捕捉输入电压，1M×64bits的捕捉存储器深度，100MSPS的模拟捕获电路采样率，10MHz的输入电压宽带，以及32个模拟捕获通道和16bits的分辨率。

5.结论

在当前的电子电路领域当中，随着技术的不断发展进步，混合集成电路正在得到越来越广泛的应用，在各个领域当中，都发挥了不可替代的关键作用。而随着混合集成电路复杂度的不断提高，为了更好的确保混合集成电路的性能和质量，应当对混合集成电路测试硬件电路测试板进行妥善的设计，基于对混合集成电路测试概念和基本原理的理解和认识，在混合集成电路测试控制逻辑、硬件测试板平台等方面，进行妥善的设计。通过对混合集成电路各方面性能的准确测试，确保混合集成电路能够得到更好的发展和应用。

［1］李轩冕，刘倩，胡勇.混合集成电路测试系统校准装置架构设计［J］.计算机与数字工程，2015（1）：10-13+35.

［2］孙宇，唐锐，王小强.大规模集成电路测试程序质量控制方法研究［J］.电子产品可靠性与环境试验，2015（4）：55-59.

［3］唐俊刚，袁建虎，安立周，韩涛.基于在线测试的工程装备电路检测系统硬件设计［J］.机械，2015（9）：68-73.

［4］黄世震，陈丽红.一种基于RS485的SoC产品测试平台的设计［J］.电子器件，2012（3）：309-312.