作者通過分享自身經(jīng)驗(yàn),為讀者提供一本以工程實(shí)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(shí)際芯片驗(yàn)證及量產(chǎn)中半導(dǎo)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(guān)設(shè)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(dǎo)體集成電路的自動測試原理。第三篇開始進(jìn)入工程實(shí)踐部分,本篇由第6章的集成運(yùn)算放大器芯片和第7章的電源管理芯片測試原理及實(shí)現(xiàn)方法等內(nèi)容構(gòu)成。通過本篇的學(xué)習(xí),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(shí)踐。我們選取了市場上應(yīng)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(xiàng)目和相關(guān)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(shí)現(xiàn)方式,為后續(xù)的進(jìn)階打下一個堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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(shè)讀者已經(jīng)學(xué)習(xí)過相應(yīng)的基礎(chǔ)課程,主要包括電路分析、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理以及計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言。通過本書的學(xué)習(xí),讀者將對半導(dǎo)體集成電路測試有一個總體的概念,并可以掌握能直接應(yīng)用到工作中的實(shí)戰(zhàn)技術(shù),并借此以術(shù)入道。對于已經(jīng)從事半導(dǎo)體集成電路測試的工程技術(shù)人員、集成電路產(chǎn)品工程師、設(shè)計(jì)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(shí)踐緊密結(jié)合,內(nèi)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(yīng)用專家團(tuán)隊(duì)撰寫,適合集成電路行業(yè)工程師、技術(shù)人員入門參考閱讀,也適合作為大學(xué)和職業(yè)教育等集成電路相關(guān)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)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(chǎn)業(yè)鏈中的作用愈發(fā)重要。設(shè)計(jì)方案需要得到完整而快速的驗(yàn)證,之后人們才能推出符合功能需求的產(chǎn)品;量產(chǎn)需要高效,要經(jīng)過高故障覆蓋率的測試,符合質(zhì)量要求的芯片才能終到達(dá)終端用戶手上?梢哉f,集成電路測試是芯片交付應(yīng)用前的后一道關(guān)口,是芯片質(zhì)量的保證,其重要性是不言而喻的。
近年來,我國對于信息產(chǎn)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(jìn)口額超3000億美元。在這種需求的推動下,芯片的國產(chǎn)替代需求增長旺盛。整個半導(dǎo)體產(chǎn)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(jīng)驗(yàn)的工程人員更顯得匱乏。反觀高校學(xué)科的設(shè)置,半導(dǎo)體材料、制造工藝、集成電路設(shè)計(jì)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(xùn)的人也只是少數(shù),很多人都是捧著測試設(shè)備廠商提供的手冊摸索前行。國內(nèi)目前關(guān)于集成電路測試的教材,其內(nèi)容多偏重于理論,如故障覆蓋率模型的計(jì)算,或是偏重于可測試性設(shè)計(jì),缺少了對測試工程技術(shù)人員在方法與實(shí)踐相結(jié)合方面的指導(dǎo)。鑒于此,國產(chǎn)SoC測試設(shè)備提供商加速科技的應(yīng)用工程、產(chǎn)品團(tuán)隊(duì)的小伙伴希望藉由自身的經(jīng)驗(yàn),輔以高性能SoC測試設(shè)備,提供一本可讓讀者進(jìn)行實(shí)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(yàn)證及量產(chǎn)相關(guān)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(guān)設(shè)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(xiàng)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(gòu),綜合講述了模擬、數(shù)字、混合信號測試系統(tǒng)的構(gòu)成與區(qū)別,并在后介紹了書中測試產(chǎn)品時用到的測試平臺ST-IDE,以及專門為半導(dǎo)體測試工程師實(shí)際演練而準(zhǔn)備的五合一產(chǎn)品實(shí)訓(xùn)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(nèi)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(chǔ)知識和設(shè)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(zhuǎn)換集成電路為基礎(chǔ),試圖為讀者普及混合信號集成電路測試的相關(guān)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(jìn)階,通常也是一個難點(diǎn)。
從第三篇開始進(jìn)入工程實(shí)踐部分,本篇由集成運(yùn)算放大器(第6章)和電源管理芯片(第7章)的測試原理及實(shí)現(xiàn)方法等內(nèi)容構(gòu)成。通過本篇的學(xué)習(xí),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(shí)踐。我們選取了市場上應(yīng)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(xiàng)目和相關(guān)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(shí)現(xiàn)方式,為后續(xù)的進(jìn)階打下一個堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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(shè)讀者已經(jīng)學(xué)習(xí)過相應(yīng)的基礎(chǔ)課程,主要包括電路分析、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理以及計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言。通過學(xué)習(xí)本書,讀者將對半導(dǎo)體集成電路測試有一個總體的認(rèn)識,并可以掌握能直接應(yīng)用到工作中的實(shí)戰(zhàn)技術(shù),并借此以術(shù)入道。對于已經(jīng)從事集成電路測試的工程技術(shù)人員、集成電路產(chǎn)品工程師、設(shè)計(jì)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(yīng)用工程團(tuán)隊(duì)和產(chǎn)品團(tuán)隊(duì)成員以及西安電子科技大學(xué)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(dǎo)策劃下,我們有了把過去學(xué)習(xí)到的知識和經(jīng)驗(yàn)整理成冊的動力。加速科技的研發(fā)團(tuán)隊(duì)給我們提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支持,幫助我們開發(fā)了測試工程師實(shí)訓(xùn)平臺,使我們有了實(shí)訓(xùn)的基礎(chǔ)。項(xiàng)目管理部在實(shí)訓(xùn)平臺的開發(fā)過程中把握了進(jìn)度,采購部保證了實(shí)訓(xùn)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(jīng)驗(yàn)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(rèn)真對待每一位讀者的意見。
加速科技團(tuán)隊(duì)
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(shè)備 4
1.1.3?FT測試流程及設(shè)備 6
1.2?IC測試項(xiàng)目 10
1.3?產(chǎn)品手冊與測試計(jì)劃 11
1.3.1?產(chǎn)品手冊 11
1.3.2 測試計(jì)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(chǎn)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(shè)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(shí)訓(xùn)平臺 59
2.6.1?實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品 60
2.6.2?教學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shè)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(shè)定 86
4.4 動態(tài)負(fù)載測量開短路 87
第5章 混合信號測試基礎(chǔ) 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(diǎn)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(diǎn)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(shí)踐
第6章 集成運(yùn)算放大器測試與實(shí)踐 110
6.1?集成運(yùn)算放大器的基本特性 110
6.1.1?集成運(yùn)算放大器的原理與工作模式 110
6.1.2?典型集成運(yùn)算放大器的特征參數(shù) 111
6.2?集成運(yùn)算放大器的特征參數(shù)測試方法 112
6.2.1?輸入失調(diào)電壓 113
6.2.2?輸入偏置電流與輸入失調(diào)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(yùn)算放大器測試計(jì)劃及硬件資源 119
6.3.1?測試方案設(shè)計(jì) 119
6.3.2?Load Board設(shè)計(jì) 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(diào)試及故障定位 125
6.5.1?測試項(xiàng)目啟動 125
6.5.2?測試調(diào)試 126
6.5.3?測試過程與測試結(jié)果 126
6.6?測試總結(jié) 127
第7章 電源管理芯片測試與實(shí)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(yīng)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(fù)載調(diào)整率 137
7.2.6 線性調(diào)整率 139
7.2.7 電源抑制比