数字IC自动测试设备关键技术研究

论文摘要

集成电路（Integrated Circuit,IC）测试是集成电路产业的一个重要组成部分,它贯穿IC设计、制造、封装、应用的全过程。集成电路晶圆（Wafer Test）测试是集成电路测试的一种重要方法,是保证集成电路性能、质量的关键环节之一,是发展集成电路产业的一门支撑技术。而IC自动测试设备（Automatic Test Equipment,ATE）是实现晶圆测试必不可少的工具。论文首先介绍数字IC自动测试设备的硬件系统设计架构,分析了板级子系统的硬件结构及功能。重点讨论了数字IC自动测试设备中两种关键的测试技术:逻辑功能测试和直流参数测量,在系统分析其工作原理和测试方法的基础上,设计了硬件电路,并通过实验平台分别验证了电路的测试功能。在IC自动测试设备中,实现直流参数测量的模块称为参数测量单元（Parametric Measurement Unit,PMU）。PMU的测量方法有两种,加压测流和加流测压。为了验证所设计的直流参数测试单元硬件电路,在论文的第四章介绍了一种构建简单自动测试系统的验证方法。针对一种DC-DC开关电源转换芯片,论文首先详细分析了该芯片各项参数的测试原理,设计了以MCU作为控制核心、集成2个PMU和其他一些硬件电路的简单测试板;然后根据芯片的测试要求设计了流程控制程序;最后,通过实验验证了测试板的PMU能够满足参数测量精度要求。论文的最后部分,详细列出了直流参数测量单元验证板对19片WAFER的测试统计数据。实验表明,PMU模块的电压测试精度为0.5%以内,微安级电流的测试精度为5%以内,自动测试过程中没有出现故障。验证了PMU模块能够满足数字IC自动测试设备的直流参数测试要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 集成电路ATE 发展过程及国内外研究现状
• 1.2 本课题的研究意义
• 1.3 本课题来源
• 1.4 本课题的研究内容及目标
• 第二章 集成电路测试技术
• 2.1 IC 测试的必要性
• 2.2 IC 测试的分类
• 2.3 IC 可测试性设计
• 2.4 集成电路测试技术
• 2.4.1 逻辑功能测试基本概念
• 2.4.2 直流参数测试基本概念
• 2.5 集成电路自动测试流程
• 2.6 ATE
• 2.7 小结
• 第三章 数字IC 自动测试设备关键技术研究
• 3.1 自动测试设备系统架构
• 3.1.1 控制板
• 3.1.2 测试通道板
• 3.1.3 总线主板
• 3.1.4 电源板
• 3.2 逻辑功能（Logic Function）测试单元设计
• 3.2.1 硬件设计
• 3.2.2 功能测试单元硬件实验
• 3.3 直流参数测试单元设计
• 3.3.1 直流参数测试单元硬件设计
• 3.3.2 直流参数测试单元的测量方法
• 3.3.3 直流参数测量单元实验
• 3.4 小结
• 第四章 直流参数测量单元验证方案
• 4.1 测试芯片
• 4.1.1 芯片概况
• 4.1.2 芯片测试要求
• 4.2 设计方案
• 4.2.1 测试要求解析
• 4.2.2 MCU 控制芯片MSP430
• 4.2.3 基于DAC7571 程控电源设计
• 4.2.4 基于AD974 参数量测电路设计
• 4.2.5 LCD 显示屏
• 4.3 FUSE 修条
• 4.4 测试流程状态机
• 4.5 实验报告
• 4.6 小结
• 第五章 直流参数测量单元自动测试性能验证
• 5.1 DUT 板卡连接图
• 5.2 实验
• 5.3 小结
• 第六章 结论和展望
• 致谢
• 参考文献
• 附件
• 附件一 数字IC 自动测试设备控制板电路图
• 附件二 直流参数测量单元PCB 电路图
• 附件三 逻辑功能测试单元PCB 电路图
• 附件四 直流参数测量单元验证板PCB 电路图
• 附件五 直流参数测量单元验证板MCU 程序
• 附件六 产品测试记录（一）
• 附件七 产品测试记录（二）
• 攻读硕士期间取得的成果