作者通過分享自身經驗,為讀者提供一本以工程實踐為主的集成電路測試參考書。本書分為五篇共10章節(jié)來介紹實際芯片驗證及量產中半導體集成電路測試的概念和知識。第1篇由第1章和第2章組成,從測試流程和測試相關設備開始,力圖使讀者對于集成電路測試有一個整體的概念。第二篇由第3~5章組成,主要講解半導體集成電路的自動測試原理。第三篇開始進入工程實踐部分,本篇由第6章的集成運算放大器芯片和第7章的電源管理芯片測試原理及實現(xiàn)方法等內容構成。通過本篇的學習,讀者可以掌握一般模擬芯片的測試方法。第四篇為數(shù)字集成電路的具體實踐。我們選取了市場上應用需求量大的存儲芯片(第8章)和微控制器芯片(第9章),為讀者講述其測試項目和相關測試資源的使用方法。第五篇即第10章節(jié),使讀者了解混合信號測試的實現(xiàn)方式,為后續(xù)的進階打下一個堅實的基礎。
本書主要的受眾是想要或即將成為集成電路測試工程師的讀者,我們假設讀者已經學習過相應的基礎課程,主要包括電路分析、模擬電子技術、數(shù)字電子技術、信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理以及計算機程序設計語言。通過本書的學習,讀者將對半導體集成電路測試有一個總體的概念,并可以掌握能直接應用到工作中的實戰(zhàn)技術,并借此以術入道。對于已經從事半導體集成電路測試的工程技術人員、集成電路產品工程師、設計工程師,本書也具有一定的參考意義。
1.本書將集成電路測試原理、方法與工程實踐緊密結合,內容涵蓋數(shù)字芯片、模擬芯片、混合芯片和電源管理芯片等主要類型的集成電路測試。2。本書由集成電路測試應用專家團隊撰寫,適合集成電路行業(yè)工程師、技術人員入門參考閱讀,也適合作為大學和職業(yè)教育等集成電路相關專業(yè)學生學習的專業(yè)教材。
無論是前摩爾時代芯片集成度的提高,還是后摩爾時代系統(tǒng)級封裝成為趨勢,集成電路測試在整個產業(yè)鏈中的作用愈發(fā)重要。設計方案需要得到完整而快速的驗證,之后人們才能推出符合功能需求的產品;量產需要高效,要經過高故障覆蓋率的測試,符合質量要求的芯片才能終到達終端用戶手上?梢哉f,集成電路測試是芯片交付應用前的后一道關口,是芯片質量的保證,其重要性是不言而喻的。
近年來,我國對于信息產業(yè)的糧食集成電路芯片的需求日益增長,集成電路的年進口額超3000億美元。在這種需求的推動下,芯片的國產替代需求增長旺盛。整個半導體產業(yè)迅猛發(fā)展,對專業(yè)人才的需求也日益迫切,尤其是芯片測試行業(yè),有經驗的工程人員更顯得匱乏。反觀高校學科的設置,半導體材料、制造工藝、集成電路設計等專業(yè)基本門類齊全,但鮮有聽說過集成電路測試專業(yè)。就算有,很可能也只是集成電路專業(yè)的一門選修課。即使是集成電路測試從業(yè)人員,受過系統(tǒng)培訓的人也只是少數(shù),很多人都是捧著測試設備廠商提供的手冊摸索前行。國內目前關于集成電路測試的教材,其內容多偏重于理論,如故障覆蓋率模型的計算,或是偏重于可測試性設計,缺少了對測試工程技術人員在方法與實踐相結合方面的指導。鑒于此,國產SoC測試設備提供商加速科技的應用工程、產品團隊的小伙伴希望藉由自身的經驗,輔以高性能SoC測試設備,提供一本可讓讀者進行實際操作的集成電路測試參考書。
本書分為5篇(共10章)來介紹偏重于芯片驗證及量產相關的集成電路測試的概念與知識。
篇由第1章和第2章組成,從測試流程和測試相關設備開始,力圖使讀者對于集成電路測試有一個整體的概念。第1章主要講述集成電路測試的分類、流程、測試項目以及集成電路測試程序開發(fā)等知識。第2章過渡到助力我們完成測試的武器自動化的集成電路測試系統(tǒng)的組成架構,綜合講述了模擬、數(shù)字、混合信號測試系統(tǒng)的構成與區(qū)別,并在后介紹了書中測試產品時用到的測試平臺ST-IDE,以及專門為半導體測試工程師實際演練而準備的五合一產品實訓平臺。
第二篇由第3~5章組成,主要講解集成電路的自動測試原理。第3章聚焦于直流測試參數(shù),內容以數(shù)字電路的直流參數(shù)測試原理為主,部分參數(shù)的測試方法也適用于模擬集成電路的參數(shù)測量,如直流偏置、增益、輸出穩(wěn)壓等參數(shù)的測試方法。第4章涵蓋了數(shù)字集成電路測試所必需的各種基礎知識和設定方法,主要包括測試向量、時序、引腳電平。除此之外,還向讀者呈現(xiàn)了使用功能方式測試開短路的方法。第5章以數(shù)模/模數(shù)轉換集成電路為基礎,試圖為讀者普及混合信號集成電路測試的相關概念與方法,包括信號的時域、頻域表示方法,采樣定理等概念。混合信號集成電路測試對于測試工程師來說是一個進階,通常也是一個難點。
從第三篇開始進入工程實踐部分,本篇由集成運算放大器(第6章)和電源管理芯片(第7章)的測試原理及實現(xiàn)方法等內容構成。通過本篇的學習,讀者可以掌握一般模擬芯片的測試方法。
第四篇為數(shù)字集成電路的具體實踐。我們選取了市場上應用需求量大的存儲芯片(第8章)和微控制器芯片(第9章),為讀者講述其測試項目和相關測試資源的使用方法。
后,我們通過第五篇,即第10章試圖使讀者了解混合信號測試的實現(xiàn)方式,為后續(xù)的進階打下一個堅實的基礎。
本書主要的受眾是想要或即將成為集成電路測試工程師的讀者,我們假設讀者已經學習過相應的基礎課程,主要包括電路分析、模擬電子技術、數(shù)字電子技術、信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理以及計算機程序設計語言。通過學習本書,讀者將對半導體集成電路測試有一個總體的認識,并可以掌握能直接應用到工作中的實戰(zhàn)技術,并借此以術入道。對于已經從事集成電路測試的工程技術人員、集成電路產品工程師、設計工程師,本書也具有一定的參考意義。
我們衷心地感謝參與本書編寫工作的加速科技的應用工程團隊和產品團隊成員以及西安電子科技大學包軍林、劉偉老師辛勤筆耕,并感謝給予我們支持和幫助的眾多朋友和同事。在Eric、Ling的指導策劃下,我們有了把過去學習到的知識和經驗整理成冊的動力。加速科技的研發(fā)團隊給我們提供了堅實的技術支持,幫助我們開發(fā)了測試工程師實訓平臺,使我們有了實訓的基礎。項目管理部在實訓平臺的開發(fā)過程中把握了進度,采購部保證了實訓平臺的按時交付,市場部的小伙伴為本書的大量圖表做了美化工作。
后感謝所有理解和支持我們寫作的家人。
由于經驗所限,本書難免有錯誤或不盡如人意之處,歡迎各位讀者批評指正,聯(lián)系方式為customer@speedcury.com,我們將認真對待每一位讀者的意見。
加速科技團隊
序一
序二
序三
前言
篇 集成電路測試及測試系統(tǒng)簡介
第1章 集成電路測試簡介 2
1.1?集成電路測試的分類 3
1.1.1?集成電路測試分類 3
1.1.2?CP測試流程及設備 4
1.1.3?FT測試流程及設備 6
1.2?IC測試項目 10
1.3?產品手冊與測試計劃 11
1.3.1?產品手冊 11
1.3.2 測試計劃 12
1.4?測試程序 13
1.4.1?測試程序的分類 13
1.4.2?量產測試程序的流程 13
1.4.3 分類篩選 14
第2章 集成電路測試系統(tǒng) 15
2.1 模擬IC測試系統(tǒng) 15
2.2 數(shù)字IC測試系統(tǒng) 18
2.2.1 數(shù)字測試系統(tǒng)的組成 18
2.2.2 PMU的原理與參數(shù)設置 21
2.2.3 引腳電路的組成和原理 23
2.3 混合IC測試系統(tǒng) 25
2.3.1 模擬子系統(tǒng)與數(shù)字子系統(tǒng) 27
2.3.2 測試同步 28
2.4 ST2500高性能數(shù);旌蠝y試系統(tǒng) 29
2.4.1?ST2500硬件資源 30
2.4.2?環(huán)境要求 43
2.5 ST-IDE軟件系統(tǒng) 44
2.5.1 ST-IDE軟件界面 44
2.5.2 基于ST-IDE的測試程序開發(fā)流程 46
2.5.3?工廠界面 57
2.6?集成電路測試工程師實訓平臺 59
2.6.1?實驗產品 60
2.6.2?教學實驗板的使用 63
第二篇 集成電路
基本測試原理
第3章 直流及參數(shù)測試 66
3.1 開短路測試 66
3.1.1 開短路測試的目的和原理 66
3.1.2 開短路測試的方法 67
3.1.3 開短路的串行與并行測試 69
3.2 漏電流測試 69
3.2.1 漏電流測試的目的 69
3.2.2 漏電流測試方法 70
3.2.3 漏電流測試的串行與并行 72
3.3 電源電流測試 72
3.3.1 電源電流測試的目的 72
3.3.2 IDD測試方法 72
3.4 直流偏置與增益測試 74
3.4.1 輸入偏置電壓測試 74
3.4.2 輸出偏置電壓 74
3.4.3 增益測試 74
3.5 輸出穩(wěn)壓測試 75
3.6 數(shù)字電路輸入電平與輸出電平測試 76
3.6.1 輸入電平(VIL/VIH)測試 76
3.6.2 輸出高電平(VOH/IOH)測試 76
3.6.3 輸出低電平(VOL/IOL)測試 77
3.6.4 輸出電平的功能測試方法 78
第4章 數(shù)字電路功能及交流參數(shù)測試 80
4.1 測試向量 80
4.2 時序的設定 82
4.2.1 時序的基本概念 82
4.2.2 定義時序與波形格式 84
4.3 引腳電平的設定 86
4.4 動態(tài)負載測量開短路 87
第5章 混合信號測試基礎 90
5.1?時域與頻域分析 90
5.1.1 周期時域信號分解工具傅里葉級數(shù) 90
5.1.2 頻域分析 94
5.2?采樣 97
5.2.1 采樣及采樣定理 97
5.2.2 離散傅里葉變換與快速傅里葉變換 97
5.2.3 相干采樣 98
5.3 DAC的靜態(tài)參數(shù)測試 99
5.3.1 小有效位 99
5.3.2 零點偏移誤差 100
5.3.3 增益誤差 100
5.3.4 差分非線性誤差 101
5.3.5 積分非線性誤差 102
5.4 ADC的靜態(tài)參數(shù)測試 102
5.4.1 小有效位 102
5.4.2 零點偏移誤差 104
5.4.3 增益誤差 105
5.4.4 差分非線性誤差 105
5.4.5 積分非線性 105
5.5 ADC/DAC的動態(tài)參數(shù)測試 106
第三篇 模擬集成電路測試與實踐
第6章 集成運算放大器測試與實踐 110
6.1?集成運算放大器的基本特性 110
6.1.1?集成運算放大器的原理與工作模式 110
6.1.2?典型集成運算放大器的特征參數(shù) 111
6.2?集成運算放大器的特征參數(shù)測試方法 112
6.2.1?輸入失調電壓 113
6.2.2?輸入偏置電流與輸入失調電流 114
6.2.3?共模抑制比 115
6.2.4?開環(huán)電壓增益 116
6.2.5?電源抑制比 117
6.2.6?全諧波失真 118
6.2.7?靜態(tài)功耗 119
6.3?集成運算放大器測試計劃及硬件資源 119
6.3.1?測試方案設計 119
6.3.2?Load Board設計 121
6.4?測試程序開發(fā) 122
6.4.1?新建測試工程 122
6.4.2?編輯Signal Map 123
6.4.3?新建tmf文件以及cpp文件 124
6.4.4?特征參數(shù)測試編程詳解 124
6.5?程序調試及故障定位 125
6.5.1?測試項目啟動 125
6.5.2?測試調試 126
6.5.3?測試過程與測試結果 126
6.6?測試總結 127
第7章 電源管理芯片測試與實踐 129
7.1?電源管理芯片原理與基本特性 129
7.1.1?電源管理芯片工作原理 129
7.1.2?電源管理芯片的典型應用 130
7.1.3 電源管理芯片的特征參數(shù) 132
7.2 LDO特征參數(shù)測試方法 134
7.2.1 輸出電壓 134
7.2.2 輸出電流 135
7.2.3 輸入輸出壓差 136
7.2.4 接地電流 137
7.2.5 負載調整率 137
7.2.6 線性調整率 139
7.2.7 電源抑制比