关于ETS364集成电路测试开发及优化

王琦

【摘 要】随着信息技术时代的到来，集成电路在工业领域所占分量越来越重，集成电路测试作为产品质量的灵魂，在集成电路生产过程中的地位不容忽视。本文以ETS364集成电路量产测试项目为例，简要介绍了集成电路测试程序设计和导入以及测试开发的大致流程，并阐述了项目中所遇到的难题，通过对问题分析给出了解决方案，保证了项目的顺利进行。

【关键词】集成电路;开发流程;测试;解决方案

中图分类号： TN402文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）18-0010-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.18.005

0 引言

当今时代，伴随着信息技术和软件技术的飞速发展，集成电路已成为当今信息技术时代发展的热点，逐渐成为信息技术发展的基石，同时被认为是人工智能和网络技术发展的主流方向[1]。可以说，一个国家集成电路的技术水平直接体现出了一个国家的综合国力。部分企业十分重视集成电路的开发，集成电路技术水平已成为一个电子科技企业核心的竞争力。

集成电路测试是对集成电路或模块进行检测，通过测量对于集成电路的输出回应和预期输出比较，以确定、评估集成电路元器件功能和性能的过程，是验证设计、监控生产、保证质量、分析失效以及指导应用的重要手段[2]。因此，对集成电路测试开发进行研究和探索具有重要意义。

1 项目概况

笔者于2012年3月负责《ETS364集成电路量产测试》项目：首先，在项目实施前，对项目整体方向进行分析，与相关技术人员交换意见，在技术允许的情况下，制定实施方案;第二，在项目实施过程中，对ETS364测试机进行现场勘查，导入集成电路测试程序，并进行调试，此阶段需要对量产程序实时跟进，并且对该测试程序进行维护;第三，项目实施中期，对程序测试无误后，机器将正式进入量产过程，实现生产线办公自动化，提高生产效率;第四，在项目实施后期，经过现场测试，验证其是否满足使用要求。

2 测试程序设计、导入

对于集成电路质量的检测是无法通过肉眼判断的，因此需要对其进行相关测试，高效率的测试程序不仅有利于提高公司的生产效率，甚至可以减轻员工的劳动强度。

对于不同类型的产品，其测试程序不尽相同。因此，当集成电路每开发出一款产品都需要对其进行具有针对性的测试程序设计。在本项目中，该集成电路测试程序的设计需要参考电路测试的基本流程，根据相应的测试规范和集成电路自身的结构特点和使用功能进行综合考虑，基于测试基本要求和集成电路的结构特点进行设计，并将其加载到集成电路中的输入信号，即将测试向量导入到测试程序中。

3 集成电路测试开发流程

对电路测试开发前，首先应查看芯片测试的相关规范，了解芯片的测试相关要求，从而根据具体要求制定相应的开发流程。

（1）测试基本要求

集成电路主要管脚及外围电路配置如图1所示。

（a）短路测试要求：基本输入端口P1/P4/P12施加1V的直流电压，测试P2/P6/P11端口的电压值。若测试结果等于1V则为内部短路，接近0V则为内部开路。测试每个成对的管脚时，其他悬脚需要处于浮空状态。

（b）开路测试要求：基本输入端口P1/P4/P12施加2V的正弦或者方波频率为100kHz～1MHz，判断测试P6/P6/P11端口的输出状态是否为方波或者正弦，输出状态的振幅大约有0.8vpp。同样地，在测试每个成对的管脚时，其他管脚需要浮空。

（c）内部电阻测试要求：P10和P12端相当于一个等效电阻，电阻值是固定不变的，各个芯片的相差值并不是很大。在P12端施加一个固定不变的电压为1V，以测试P10脚的输出电流的方式来确定芯片的阻值大小。

（2）ETS364成品测试

此集成电路采用ETS364测试机进行测试，这样测试的好处是便于检测电路的缺陷，并且检测结果准信度可以达到较高的水平。该系统最多支持240个模拟引脚通道，提供133MVPS数字矢量速率，最多128个数字引脚通道。而EAGLE的可扩展性可将ETS364测试系统容量加倍，通过ETS-600提供480多个模拟引脚通道和多达256个数字I/O引脚通道。

参数测试和功能测试是集成电路测试中的两大主要种类[3]。由于集成电路设计和制造过程中对测试的需求不同，因此又可以分为设计验证测试、封装测试、可靠性测试以及晶圆设计。芯片种类多样，没有一致的测试项目要求，对于芯片测试的项目选择主要是根据芯片类型来决定的。因此，在对集成电路进行测试时应根据实际情况综合考虑需要测试的项目。因此，测试项是电气特性品质的直接体现，更是产品质量的灵魂。集成电路开发流程如图2所示。

3.1 测试参数调试

按照圖2集成电路开发流程，采用集成电路专用的测试系统开发平台，根据项目要求，按照实施方案、产品设计指标以及产品设计要求完成对芯片各个项目的测试[4]。根据项目测试要求，制定了相应的调试方案。第一步采取短路测试，在输入端口处默认施加2V电压;第二步，采取开路测试，在输入端口处使用方波信号;第三步，主要是对电路的电压稳定性进行检验，通过供应有规律的脉冲电压观察其工作过程中电压的变化。由于测试过程存在未知性，在该过程会出现很多的错误，通过不断地调试，最终调试成功得到如下数据。测试数据如表1所示。测试数据图如图3所示。

3.2 测试数据比对

产品数量较多，为了摒弃特殊性，趋向普遍性，在对待测芯片的取样过程中，采用的取样方法为随机抽样法。取一定数量的待测芯片，另取一定数量的经过测试调试后所得的测试数据与待测试样品数据进行对比，采用做差比对方案。根据判断标准，若差值分布在容许范围内，则测试系统给出的测试结果为Pass，若差值分布在容许范围以外，则系统给出测试结果为Fail。

3.3 测试波形确认

只通过数据对比还不能足以证明测试程序的可靠，为了确保运行程序的准确无误，需要对测试波形进行进一步的确认。对测试波形确认时，可以选择最常见的一种方法，就是取一个芯片，根据芯片的类型种类，选择合适的测试项，针对具体的测试项，将通过放大器以及示波器观察得到的调试波形与样品波形做对比，观察两组波形的变化幅度。如果两个波形的的变化幅度一致，则可以认为测试结果较为准确。

4 测试结果讨论

（1）短路测试

short为完全短路，在测量时现象不明显，因此需要用到比较器的方法进行测试。在输入端施加2V的电压，理论上short测试值在5V左右，不short时测试值在0V左右。对于ETS364测试器的响应时间有一定的限制，要求响应时间在1.3us以上，因此，前延时间需要适当的增加，该延时时间采用5ms时，在实验室测试值显示正常。

（2）开路测试

当使用方波信号对输入端发射信号时，输出端会转化为以0V为基准的方波信号。使用示波器观察输出状态时，才会出现一个以0V为基准的正常方波信号，当撤掉示波器时，基准会突变到4V左右，但是使用信号发生器时测试基准又在正常范围内。由此现象可得，输出端需要一个1M欧姆的下拉电阻方能正常工作，当接入1M欧姆电阻后，基准回到正常水平。

输入阻抗高，表示该电路吸收的电源（或前一级电路的输出）功率小，电源或前级就能带动更多的负荷。对于测量电路，如电子电压表、示波器等，就要求很高的输入阻抗，以便接入仪表后，对被测电路的影响尽可能地小。输出阻抗小一些当然好，这样输出功率在信号源的内阻上消耗的功率小，或者说能带动功率更大的负荷。输入阻抗与实际应用有关，并不是越高越好。高阻电路容易造成干扰，比如在电磁场杂乱的场所，高阻电路就容易产生干扰信号，但低阻消耗了信号，容易使信号幅度偏小。其中，高阻对第一级信号尤其重要，其引入的噪声是电路中最大的，但也是有用信号受阻抗影响最大的一级。

（3）内部电阻测试

对于内部电阻进行测试时采用relay控制方式进行测试，应用的原理是欧姆定理，从而可以得出：输入电压等于测得的电流值与内部电阻的乘积。当不用relay控制时，采用接通道，使通道电压为0V方式进行测试，可得输入电压等于测得电流值乘以芯片内部电阻与机台内部电阻之和的乘积。经过计算知，机台内部电阻为50欧姆，虽然测试值有一定偏差，但仍旧在误差范围内。

5 应用中所产生的问题及解决方案

通过对测试机进行现场勘查知，ETS364测试机里面的测试板分为APU10和APU12，最初开发测试程序时，并不了解测试板型号不同而性能不同，所以遇到了有的测试程序在APU12的测试机上良率表现好，测试稳定，而APU10的测试机存在良率不稳定的现象。

经过初步判定，认为是测试程序在设计时出现了问题，经过对测试程序进行检查、分析后，发现测试程序并未存在设计上的问题。随后，通过分析示波器抓取APU板输出的电压峰值，相同的时间脉冲下，APU12的输出电压已经达到理想值，而APU10的输出电压没有达到理想值，因此发现问题出现的原因是APU10的工作速率慢。接下来，通过比较法比较得知，APU12的输出电压达到理想峰值所需的脉冲时间，APU10只能达到理想峰值的一半。

针对以上问题的分析，最终确定了问题的解决方案：即在APU10测试程序输出电压等待时间加长，设定为APU12的输出时间的两倍。然而，同时又产生了另外一个问题：由于程序采用两套程序，因此程序维护复杂度有所提高，维护成本也会相应上升。为了解决以前的问题，即使硬件方面存在一定的差异仍可通过测试程序可以覆盖，这样既可以节约一定成本——无需更换硬件。此外，在分析测试数据时，遇到了不同的测试程序，定义了不同的硬件类别和软件类别，对于分析数据造成了很大的困扰。最终通过编写测试软件，使硬件类别和软件类别统一化解决了此类问题。

6 结论

集成电路作为信息技术产业的基础，无论对国际还是民生方面地位都不可或缺。集成电路测试作为集成电路的质量保障，对集成电路品质影响深远。本文以ETS364集成電路量产测试项目为例，介绍了测试设计、导入以及开发流程，同时对测试参数结果进行了简要的分析，针对项目实施过程中遇到的问题进行分析给出了解决方案，为今后相似项目的开发提供了参考和依据。

【参考文献】

[1]章慧彬，朱江.大规模集成电路测试程序开发技术及流程应用[J].电子与封装，

2017，17（06）：10-15.

[2]张奇.集成电路测试管理系统开发与利用[J].电子世界，2014（14）：32-33.

[3]王宇虹，张敏.集成电路测试系统及其开发利用[J].油气井测试，2006（04）：

68-70+78.

[4]蔡瑞青.基于Ultra-FLEX测试系统的集成电路测试开发[J].电子与封装，2013，13（08）：20-21+39.