集成电路直流参数测试测量审核结果及不确定度评定

武翰

（中船重工第七一六研究所，江苏连云港，222000）

本文采用集成电路测试系统对集成电路的直流参数进行测试，并对测试结果进行不确定度评定。

1 主要参数测试

（1）测试样片 ：ICRM-PR（编号 2012055）。

（2）检测仪器：SP3160Ⅲ大规模集成电路测试系统。

（3）测试环境：温度：25℃；湿度：55%RH。

2 测量不确定度的数学模型

由于集成电路直流参数测试的特殊性，测量结果由测试系统直接读出，被测器件的各直流参数的测量不确定度模型为：y=y1+δ1+δ2

公式中，y为被测集成电路的直流参数，y1为SP3160Ⅲ大规模集成电路测试系统的读数，δ1为测试系统测量量程分辨力引入的不确定度分量，δ2为测试系统测量精度引入的不确定度分量。

3 测量不确定度来源分析

从被测器件的各直流参数测量不确定度的数学模型可以得知，不确定度的来源和分量如下：（1）重复性测量引入的不确定度；（2）测试系统测量量程分辨力引入的不确定度；（3）测试系统测量精度引入的不确定度；（4）测量环境因素引入的不确定度。（在本次测量中，采用SP3160Ⅲ大规模集成电路测试系统，并将设备在恒定温度下预热1个小时后进行测量，故此项不确定度分量可以忽略不计。）

4 不确定度的评定

4.1 A类标准不确定度

取被测器件样品一只，在同一条件下，重复测量10次，测量数据见表1。

表1 被测器件的测量数据

（1）平均值：

（2）用贝塞尔公式计算实验标准偏差：

（3）不确定度：

4.2 B类标准不确定度

测量系统偏差所引入的标准不确定度分量的评定：

VOL：

对于VOL，根据SP3160Ⅲ大规模集成电路测试系统精密直流测量单元技术指标，2V档量程分辨率为0.1mV，电压测量准确度为±（0.1%读数+4mV）。按照均匀分布，k=3。

电压测量分辨力所引入的不确定度：

电压测量准确度所引入的不确定度：

VOH：

对于VOH，根据SP3160Ⅲ大规模集成电路测试系统精密直流测量单元技术指标，8V档量程分辨率为0.4mV，电压测量准确度为±（0.1%读数+8mV）。按照均匀分布，k=3。

电压测量分辨力所引入的不确定度：

电压测量准确度所引入的不确定度：

IOL：

对于IOL，根据SP3160Ⅲ大规模集成电路测试系统精密直流测量单元技术指标，200uA档量程分辨率为0.01uA，电流测量准确度为±（0.1%读数+0.2uA）。按照均匀分布，k=3。

电流测量分辨力所引入的不确定度：

电流测量准确度所引入的不确定度：

IOH：

对于IOH，根据SP3160Ⅲ大规模集成电路测试系统精密直流测量单元技术指标，2mA档量程分辨率为0.1uA，电流测量准确度为±（0.1%读数+2uA）。按照均匀分布，k=3。

电流测量分辨力所引入的不确定度：

电流测量准确度所引入的不确定度：

4.3 合成不确定度

由于以上各不确定度分量独立且不相关，可以根据公式计算得出合成不确定度。

4.4 扩展不确定度

根据合成不确定度，扩展不确定度Ukcu=×，取k=2，即置信概率近似为95%，则扩展不确定度：

4.5 不确定度报告与表示

已知被测器件的各直流参数重复测试V和I，扩展不确定度U，则各直流参数的测量结果：

式中，±号后的值为扩展不确定度U，其由合成标准不确定度cu和包含因子k=2而得到。

5 结论

本文采用SP3160Ⅲ大规模集成电路测试系统分别对被测器件的各直流参数进行了测试，并对测试结果进行了不确定度评价，在置信概率近似为95%的情况下，其测量结果扩展不确定度为VOL:4.725mV; VOH:0.014912V; IOL:0.3484uA;IOH:3.608uA。评价结果表明，当被测器件的各直流参数测试结果与产品规范要求范围的临界值的差值大于VOL:4.725mV;VOH:0.014912V; IOL:0.3484uA; IOH:3.608uA时，在测试结果中忽略测量不确定度不会影响测试结论。笔者实验室此次测量审核活动取得了满意的结果，并为进一步提高试验检测准确性提供了一种分析途径。