数字集成电路自动测试硬件技术研究

论文摘要

随着经济发展和技术的进步,集成电路(Integrated Circuit,IC)产业取得了突飞猛进的发展。集成电路测试是集成电路产业链中的一个重要环节,是保证集成电路性能、质量的关键环节之一。集成电路测试是集成电路产业的一门支撑技术,而集成电路自动测试设备(Automatic Test Equipment,ATE)是实现集成电路测试必不可少的工具。基于上述考虑,以本课题为研究基础,开展研制集成电路自动测试设备的工作,拟在集成电路测试产业中缩短与国外的差距。课题研制的数字集成电路测试设备能基本上满足测试数字集成电路需求,同时又具有操作方便,实用性强,价格相对低廉等特点,这能给中小型的集成电路封装厂商减少大笔费用。本文首先介绍了集成电路自动测试系统的国内外研究现状,讨论了集成电路测试面临的技术难题,接着介绍了数字集成电路的测试技术,包括逻辑功能测试技术和直流参数测试技术。逻辑功能测试技术介绍了测试向量的格式化作为输入激励和对输出结果的采样;直流参数测试技术讲述了开路短路、输入漏电流和输出电压的测试方法。第三、四章是本文的重点章节,详细讲解了自动测试仪的核心部件——数字集成电路测试板的设计原理。在数字测试板中,逻辑功能测试分为三个部分:用于存储测试向量和测试结果的存储器;基于现场可编辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)设计的控制逻辑电路;电子引脚。直流参数测试中包含有:数模转换器;精密测试单元(Precision Measurement Unit,PMU);模数转换器。第四章节的末节还介绍对数字集成电路测试板中的直流参数测试单元进行校准的处理过程。论文的最后部分,讲述了对一款典型的数字集成电路器件进行测试设计,并得到结果。在设计实验过程中,该款芯片按照器件手册书要求基于研制的数字集成电路自动测试仪上进行逻辑功能测试设计和直流参数测试设计,逻辑功能测试中选择自动测试仪的最高测试频率运行测试向量,再对被测芯片的五个直流参数测试项目进行测试,都得到了通过。验证了研制的数字集成电路自动测试仪是满足测试要求的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 集成电路自动测试系统的国内外研究现状
• 1.3 集成电路自动测试系统的测试费用
• 1.4 集成电路自动测试面临的挑战
• 1.5 课题实现的主要技术指标
• 1.6 课题研究的主要内容和组织结构
• 第二章 集成电路测试技术
• 2.1 集成电路测试的必要性
• 2.2 集成电路测试的分类
• 2.3 集成电路测试的原理与方法
• 2.3.1 数字器件的逻辑功能测试
• 2.3.1.1 测试周期及输入数据
• 2.3.1.2 输出数据
• 2.3.2 数字器件的直流参数测试
• 2.4 集成电路生产测试的流程
• 第三章 数字测试板逻辑功能电路设计
• 3.1 数字集成电路自动测试仪的总体硬件架构
• 3.2 数字测试板逻辑功能硬件电路设计
• 3.2.1 存储器设计
• 3.2.2 电子引脚
• 3.3 数字测试板逻辑功能测试 FPGA 设计
• 3.3.1 FPGA 实现功能描述
• 3.3.2 FPGA 内部各个模块的实现
• 3.3.2.1 时钟管理模块
• 3.3.2.2 存储器控制逻辑
• 3.3.2.3 电子引脚控制电路
• 第四章 数字测试板直流参数电路设计
• 4.1 数字测试板直流参数测试硬件电路设计
• 4.1.1 模数转换器
• 4.1.2 数模转换器
• 4.1.3 精密测量单元
• 4.2 数字测试板直流参数测试单元校准
• 第五章 数字器件测试设计与验证分析
• 5.1 测试芯片简介
• 5.2 数字器件逻辑功能测试设计
• 5.3 数字器件直流参数测试设计
• 5.4 数字器件测试结果
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果