ic半導(dǎo)體測試基礎(chǔ)(中文版)參考范本

1、精品本章節(jié)我們來說說最基本的測試開短路測試（Open-Short Test），說說測試的目的和方法。一測試目的Open-Short Test 也稱為 ContinuityTest 或 Contact Test ，用以確認(rèn)在器件測試時所有的信號引腳都與測試系統(tǒng)相應(yīng)的通道在電性能上完成了連接， 并且沒有信號引腳與其他信號引腳、電源或地發(fā)生短路。測試時間的長短直接影響測試成本的高低，而減少平均測試時間的一個最好方法就是盡可能早地發(fā)現(xiàn)并剔除壞的芯片。Open-Short測試能快速檢測出DUT 是否存在電性物理缺陷，如引腳短路、bond wire缺失、引腳的靜電損壞、以及制造缺陷等。另外， 在測試開始階

2、段，Open-Short測試能及時告知測試機(jī)一些與測試配件有關(guān)的問題，如ProbeCard或器件的Socket沒有正確的連接。二測試方法Open-Short測試的條件在器件的規(guī)格數(shù)或測試計劃書里通常不會提及，但是對大多數(shù)器件而言，它的測試方法及參數(shù)都是標(biāo)準(zhǔn)的，這些標(biāo)準(zhǔn)值會在稍后給出?；?PMU的 Open-Short測試是一種串行（Serial ）靜態(tài)的DC 測試。首先將器件包括電源和地的所有管腳拉低至“地”（即我們常說的清0 ），接著連接PMU到單個的DUT 管腳， 并驅(qū)動電流順著偏置方向經(jīng)過管腳的保護(hù)二極管一個負(fù)向的電流會流經(jīng)連 接到地的二極管（圖3-1 ），一個正向的電流會流經(jīng)連接到電

3、源的二極管（圖3-2 ），電流的大小在 100uA到 500uA之間就足夠了。大家知道，當(dāng)電流流經(jīng)二極管時，會在其P-N 結(jié)上引起大約0.65V的壓降，我們接下來去檢測連接點(diǎn)的電壓就可以知道結(jié)果了。既然程序控制PMU去驅(qū)動電流， 那么我們必須設(shè)置電壓鉗制，去限制 Open管腳引起的電壓。 Open-Short測試的鉗制電壓一般設(shè)置為3V 當(dāng)一個Open的管腳被測試感謝下載載到，它的測試結(jié)果將會是3V 。串行靜態(tài) Open-Short測試的優(yōu)點(diǎn)在于它使用的是DC 測試，當(dāng)一個失效（ failure ） 發(fā)生時，其準(zhǔn)確的電壓測量值會被數(shù)據(jù)記錄（datalog）真實地檢測并顯示出來，不管它是 Ope

4、n引起還是 Short導(dǎo)致。缺點(diǎn)在于，從測試時間上考慮，會要求測試系統(tǒng)對DUT 的每個管腳都有相應(yīng)的獨(dú)立的DC 測試單元。 對于擁有PPPMU結(jié)構(gòu)的測試系統(tǒng)來說，這個缺點(diǎn)就不存在了。當(dāng)然， Open-Short也可以使用功能測試（Functional Test）來進(jìn)行，我會在后面相應(yīng)的章節(jié)提及。圖 3-1. 對地二極管的測試測試下方連接到地的二極管，用PMU 抽取大約 -100uA的反向電流；設(shè)置電壓下限為-1.5V ，低于 -1.5V （如 -3V ）為開路；設(shè)置電壓上限為-0.2V ，高于 -0.2V （如 -0.1V ）為短第四章 .DC 參數(shù)測試（ 1 ）摘要本章節(jié)我們來說說DC 參數(shù)

5、測試，大致有以下內(nèi)容， 歐姆定律等基礎(chǔ)知識DC 測試的各種方法各種 DC 測試的實現(xiàn)各類測試方法的優(yōu)缺點(diǎn)基本術(shù)語在大家看DC 測試部分之前，有幾個術(shù)語大家還是應(yīng)該知道的，如下：Hot Switching熱切換，即我們常說的帶電操作，在這里和relay （繼電器）有關(guān)，指在有電流的情況下斷開relay或閉合 relay 的瞬間就有電流流過（如：閉合前relay兩端的電位不等）。熱切換會減少relay的使用壽命，甚至直接損壞relay ，好的程序應(yīng)避免使用熱切換。Latch-up閂鎖效應(yīng)，由于在信號、電源或地等管腳上施加了錯誤的電壓， 在 CMOS器件內(nèi)部引起了大電流，造成局部電路受損甚至燒毀，導(dǎo)

6、致器件壽命縮短或潛在失效等災(zāi)難性的后果。BinningBinning（我很苦惱這玩意漢語怎么說譯者）是一個按照芯片測試結(jié)果進(jìn)行自動 分類的過程。在測試程序中，通常有兩種Binning的方式hard binning和 soft binning. Hard binning控制物理硬件實體（如機(jī)械手）將測試后的芯片放到實際的位置中去， 這些位置通常放著包裝管或者托盤。Soft binning控制軟件計數(shù)器記錄良品的種類和不良品的類型，便于測試中確定芯片的失效類別。Hard binning的數(shù)目受到外部自動設(shè)備的制約，而Soft binning的數(shù)目原則上沒有限制。下面是一個Binning的例子：Bi

7、n#類別01 100MHz下良品02 75MHz下良品10 Open-Short測試不良品11 整體 IDD 測試不良品12 整體功能測試不良品13 75MHz功能測試不良品14 功能測試 VIL/VIH不良品15 DC 測試 VOL/VOH不良品16 動態(tài)/ 靜態(tài) IDD測試不良品17 IIL/IIH漏電流測試不良品從上面簡單的例子中我們可以看到，Hard bin 0，Soft bin 01-02是良品，是我們常 說的 GoodBin；而 Hard bin 1,Soft bin 10-17是不良品，也就是我們常說的FailedBin。測試程序必須通過硬件接口提供必要的Binning信息給 h

8、andler，當(dāng) handler接收到一個器件的測試結(jié)果，它會去判讀其Binning的信息， 根據(jù)信息將器件放置到相應(yīng)位置的托盤或管帶中。第四章 .DC 參數(shù)測試（ 2 ）Program Flow測試程序流程中的各個測試項之間的關(guān)系對DC 測試來說是重要的，很多DC 測試要求前提條件，如器件的邏輯必須達(dá)到規(guī)定的邏輯狀態(tài)要求，因此，在DC 測試實施之前，通常功能測試需要被驗證無誤。如果器件的功能不正確，則后面的DC 測試結(jié)果是沒有意義的。圖 4-1 的測試流程圖圖解了一個典型的測試流程，我們可以看到Gross Functional Test在DC Test之前實施了， 這將保證所有的器件功能都已

9、經(jīng)完全實現(xiàn)，并且 DC 測試所有的前提條件都是滿足要求的。我們在制定測試程序中的測試流程時要考慮的因素不少，最重要的是測試流程對生產(chǎn)測試效率的影響。一個好的流程會將基本的測試放在前面，盡可能早的發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的失效，以提升測試效率，縮短測試時間。其它需要考慮的因素可能有：測試中的信息收集、良品等級區(qū)分等，確保你的測試流程滿足所有的要求。圖 4-1. 測試流程生產(chǎn)測試進(jìn)行一段時間后，測試工程師應(yīng)該去看看測試記錄，決定是否需要對測試流程進(jìn)行優(yōu)化出現(xiàn)不良品頻率較高的測試項應(yīng)該放到流程的前面去。Test Summary測試概要提供了表明測試結(jié)果的統(tǒng)計信息，它是為良率分析提供依據(jù)的，因此需要盡可能多地包含

10、相關(guān)的信息，最少應(yīng)該包含總測試量、總的良品數(shù)、 總的不良品數(shù)以及相應(yīng)的每個子分類的不良品數(shù)等。在生產(chǎn)測試進(jìn)行的時候，經(jīng)常地去看一下Test Summary可以實時地去監(jiān)控測試狀態(tài)。圖4-2 顯示的是一個Summary的實例。第四章 .DC 參數(shù)測試（ 3 ）DC 測試與隱藏電阻許多 DC 測試或驗證都是通過驅(qū)動電流測量電壓或者驅(qū)動電壓測量電流實現(xiàn)的，其實質(zhì)是測量電路中硅介質(zhì)產(chǎn)生的電阻值。當(dāng)測試模式為驅(qū)動電流時，測量到的電壓為這部分電阻上產(chǎn)生的電壓；與之相似，驅(qū)動電壓時，測量到的電流為這部分電阻消耗的電流。我們按照器件規(guī)格書來設(shè)計半導(dǎo)體電路，基本上每條半導(dǎo)體通路的導(dǎo)通電壓、電路電阻等詳細(xì)的參數(shù)都

11、已規(guī)定；整體傳導(dǎo)率也可能隨著器件不同的功能狀態(tài)而改變，而處于全導(dǎo)通、半導(dǎo)通和不導(dǎo)通的狀態(tài)。在 DC 參數(shù)測試中歐姆定律用于計算所測試的電阻值，驗證或調(diào)試DC 測試時，我們可以將待測的電路看作電阻來排除可能存在的缺陷，通過驅(qū)動和測量得到的電壓和電流值可以計算出這個假設(shè)電阻的阻抗。ParameterDescriptionTest ConditionsMinMaxUnitVOLOutput LowVDD=Min, IOL=8.0mA0.4V Voltage我們可以用VOL 這個參數(shù)來舉例說明：VOL=0.4V， IOL=8.0mA，這個參數(shù)陳述了輸出門電路驅(qū)動邏輯0 時在輸出 8mA電流情況下其上的

12、電壓不能高于0.4V 這樣一個規(guī)則。了解了這個信息，我們可以通過歐姆定律去計算器件管腳上擁有的輸出電阻，看它是否滿足設(shè)計要求。通過定律公式R=V/I我們可以知道，器件設(shè)計時，其輸出電阻不能高于 50ohm，但是我們在規(guī)格書上看不到“輸出電阻”字樣，取而代之的是VOL 和 IOL這些信息。注：很多情況下我們可以用電阻代替待測器件去驗證整個測試相關(guān)環(huán)節(jié)的正確性，它能排除 DUT 以外的錯誤，如程序的錯誤或負(fù)載板的問題，是非常有效的調(diào)試手段。第四章 .DC 參數(shù)測試（ 4 ） -VOH/IOHVOH/IOHVOH指器件輸出邏輯1 時輸出管腳上需要保證的最低電壓（輸出電平的最小值）；IOH 指器件輸出

13、邏輯1 時輸出管腳上的負(fù)載電流（為拉電流）。下表是256 x 4靜 態(tài) RAM 的VOH/IOH參數(shù)說明：ParameterDescriptionTest ConditionsMinMaxUnit圖 4-4. 等效電路故障尋找開始 Trouble Shooting前，打開 dataloger紀(jì)錄測量結(jié)果，如果待測器件有自己的標(biāo)準(zhǔn)，測試并紀(jì)錄測量結(jié)果后，所得結(jié)果不外乎以下三種情況：1. VOH 電壓正常，測試通過；2. 在正確輸出邏輯1 條件下， VOH電壓測量值低于最小限定，測試不通過；3. 在錯誤的輸出條件下，如邏輯 0，VOH電壓測量值遠(yuǎn)低于最小限定， 測試不通過。 這種情況下， 測試機(jī)依

14、然試圖驅(qū)動反向電流到輸出管腳，而管腳因為狀態(tài)不對會表現(xiàn)出很高的阻抗，這樣會在PMU 上引起一個負(fù)壓，這時保護(hù)二極管會起作用，將電壓限制在 -0.7V左右。當(dāng)故障（ failure ）發(fā)生時，我們需要觀察datalog中的電壓測量值以確定故障類型，是上述的第2 種情況？還是第3 種？Datalog of:VOH/IOHSerial/Static test using the PMUPinForce/rngMeas/rngMinMaxResultPIN1-5.2mA/ 10mA4.30V/8V2.40 VPASSPIN2-2.0mA/ 10mA2.34V/8V2.40 VFAILPIN3-5.2m

15、A/ 10mA3.96V/8V2.40 VPASSPIN4-5.2mA/ 10mA3.95V/8V2.40 VPASSPIN5-8.0mA/ 10mA3.85V/8V2.40 VPASSPIN6-8.0mA/ 10mA-.782V/8V2.40 VFAIL如果只是測量值低于最小限定，則很可能是器件自身的缺陷，如上面datalog中 pin2 的失效， 從中我們可以看到測試發(fā)生時預(yù)處理成功實現(xiàn)，器件處于正確的邏輯狀態(tài)，而輸出端的阻抗很大。 這有可能是測試硬件上的阻抗附加到了其中，因此對測試機(jī)及測試配件的校 驗工作就顯得很重要了。故障也可能是因為器件沒有正確地進(jìn)行預(yù)處理而導(dǎo)致邏輯狀態(tài)不對引起的，上

16、面datalog中 pin6的失效就是這種情況。在進(jìn)行 DC 測試之前， 應(yīng)該保證進(jìn)行預(yù)處理的向量正確無誤，這就要將預(yù)處理工作當(dāng)作 一項功能測試來進(jìn)行。在測試流程中， 代表預(yù)處理功能的測試項應(yīng)該放到相應(yīng)的DC 測試項之前。 只有它通過了保證了預(yù)處理已經(jīng)正確實施，我們才去做DC 測量； 否則我們就要花時間去解決預(yù)處理功能的測試問題。只有輸出被設(shè)定為正確地狀態(tài)，VOH/IOH測試才有意義。VOL/IOLVOL 指器件輸出邏輯0 時輸出管腳上需要壓制的最高電壓（輸出電平的最大值）；IOL 指器件輸出邏輯0 時輸出管腳上的負(fù)載電流（為灌電流）。下表是256 x 4靜 態(tài) RAM 的VOL/IOL參數(shù)說

17、明：ParameterDescriptionTest ConditionsMinMaxUnitVOLOutput LowVDD=4.75V, IOL= 8.0mA0.4VVoltage測試目的VOL/IOL測試實際上測量的是輸出管腳在輸出邏輯0 時的電阻，此測試確保輸出阻抗?jié)M足設(shè)計要求，并保證在嚴(yán)格的VOL 條件下吸收所定義的IOL 電流。換句話說，器件的輸出管腳必須吃進(jìn)規(guī)格書定義的最小電流而保持正確的邏輯狀態(tài)。測試方法與 VOH/IOH一樣， VOL/IOL測試也可以通過靜態(tài)或動態(tài)方式實現(xiàn)，這里我們還是先說說靜態(tài)方法。如圖4-5 ，靜態(tài)測試時，器件的所有輸出管腳被預(yù)置到輸出邏輯0 狀態(tài)，測試

18、機(jī)的 PMU單元通過內(nèi)部繼電器的切換連接到待測的輸出管腳，接著驅(qū)動（灌入）IOL 電流，測量此時管腳上的電壓值并與定義的VOL 相比較， 如果測量值高于VOL ，則判不合格。對于單個 PMU的測試機(jī)來說， 這個過程不斷地被重復(fù)直到所有的輸出管腳都經(jīng)過測試，而PPPMU結(jié)構(gòu)的測試機(jī)則可以一次完成。注： 1）使用 VDDmin作為此測試最差情形；2） ） IOL 是灌入的電流，對測試機(jī)來說它是正電流；3） ）測試時需要設(shè)置電壓鉗制。圖 4-6. 等效電路故障尋找開始 Trouble Shooting前，打開 dataloger紀(jì)錄測量結(jié)果，如果待測器件有自己的標(biāo)準(zhǔn)，測試并紀(jì)錄測量結(jié)果后，所得結(jié)果不

19、外乎以下三種情況：1. VOL 電壓正常，測試通過；2. 在正確輸出邏輯0 條件下， VOL 電壓測量值高于最大限定，測試不通過；3. 在錯誤的輸出條件下，如邏輯 1 ，VOL 電壓測量值遠(yuǎn)高于最大限定，測試不通過。這種情況下，datalog中將顯示程序中設(shè)定的鉗制電壓值。當(dāng)故障（ failure ）發(fā)生時，我們需要觀察datalog中的電壓測量值以確定故障類型，是上述的第2 種情況？還是第3 種？Datalog of:VOL/IOLSerial/Static test using the PMUPinForce/rngMeas/rngMinMaxResultPIN112.0mA/20mA13

20、0mV/8V400mVPASSPIN212.0mA/20mA421mV/8V400mVFAILPIN34.0mA/10mA125mV/8V400mVPASSPIN44.0mA/10mA90mV/8V400mVPASSPIN58.0mA/10mA205mV/8V400mVPASSPIN68.0mA/10mA5.52V/8V400mVFAIL如果只是測量值高于最大限定，則很可能是器件自身的缺陷，如上面datalog中 pin2 的失效， 從中我們可以看到測試發(fā)生時預(yù)處理成功實現(xiàn)，器件處于正確的邏輯狀態(tài)，而輸出端的阻抗稍大。 這有可能是測試硬件上的阻抗附加到了其中，因此對測試機(jī)及測試配件的校 驗工作

21、就顯得很重要了。故障也可能是因為器件沒有正確地進(jìn)行預(yù)處理而導(dǎo)致邏輯狀態(tài)不對引起的，上面datalog中 pin6的失效就是這種情況。在進(jìn)行 DC 測試之前， 應(yīng)該保證進(jìn)行預(yù)處理的向量正確無誤，這就要將預(yù)處理工作當(dāng)作 一項功能測試來進(jìn)行。在測試流程中， 代表預(yù)處理功能的測試項應(yīng)該放到相應(yīng)的DC 測試項之前。 只有它通過了保證了預(yù)處理已經(jīng)正確實施，我們才去做DC 測量； 否則我們就要花時間去解決預(yù)處理功能的測試問題。同樣，只有輸出被設(shè)定為正確地狀態(tài)，VOL/IOL測試才有意。第四章 .DC 參數(shù)測試（ 7 ） -Static IDD靜態(tài)指器件處于非活動狀態(tài)，IDD 靜態(tài)電流就是指器件靜態(tài)時Drai

22、n到 GND消耗的漏電流。靜態(tài)電流的測試目的是確保器件低功耗狀態(tài)下的電流消耗在規(guī)格書定義的范圍內(nèi)，對于依靠電池供電的便攜式產(chǎn)品的器件來說，此項測試格外重要。下表是一個靜態(tài)電流參數(shù)的例子：ParameterDescriptionTest ConditionsMinMaxUnitsIDD StaticPowerSupply CurrentVDD=5.25VInput=VDD Iout=0+22uA測試方法靜態(tài) IDD 也是測量流入 VDD 管腳的總電流，與 Gross IDD 不同的是，它是在運(yùn)行一定的測試向量將器件預(yù)處理為已知的狀態(tài)后進(jìn)行，典型的測試條件是器件進(jìn)入低功耗狀態(tài)。測試時，器件保持在低

23、功耗裝態(tài)下，去測量流入 VDD 的電流，再將測量值與規(guī)格書中定義的參數(shù)對比，判斷測試通過與否。 VIL、VIH 、VDD 、向量序列和輸出負(fù)載等條件會影響測試結(jié)果，這些參數(shù)必須嚴(yán)格按照規(guī)格書的定義去設(shè)置。設(shè)計人員應(yīng)該準(zhǔn)備準(zhǔn)確的向量序列以完成對器件的預(yù)處理，將器件帶入低功耗模式，如果向量的效果不理想，則需要進(jìn)一步完善，精準(zhǔn)的預(yù)處理序列是進(jìn)行靜態(tài)IDD 測試的關(guān)鍵。測試硬件外圍電路的旁路電容會影響測試結(jié)果，如果我們期望的IDD電流非常小，比如微安級， 在測量電流前增加一點(diǎn)延遲時間也許會很有幫助。在一些特殊情況中，甚至需要使用 Relay 在測量電流前將旁路電容斷開以確保測量結(jié)果的精確。圖 4-11

24、. 等效電路故障尋找靜態(tài)電流測試的故障尋找和Gross IDD大同小異， datalog中的測試結(jié)果也無非三種：1. 電流在正常范圍，測試通過；2. 電流高于上限，測試不通過；3. 電流低于下限，測試不通過。Datalogof:StaticIDDCurrentusingthe PMUPinForce/rngMeas/rngMinMaxResultVDD15.25V/10V19.20uA/25uA-1uA+22uAPASS同樣，當(dāng)測試不通過的情況發(fā)生，我們要就要找找非器件的原因了：將器件從socket 上拿走，運(yùn)行測試程序空跑一次，測試結(jié)果應(yīng)該為0 電流；如果不是，則表明有器件之外的地方消耗了電

25、流，我們就得一步步找出測試硬件上的問題所在并解決它，比如移走Loadboard再運(yùn)行程序，這樣就可以判斷測試機(jī)是否有問題。我們也可以用精確點(diǎn)的電阻代替器件去驗證測試機(jī)的結(jié)果的精確度。在單顆DUT上重復(fù)測試時，靜態(tài)電流測試的結(jié)果應(yīng)該保持一致性，且將DUT拿開再放回重測的結(jié)果也應(yīng)該是一致和穩(wěn)定的。IDD Static Current靜態(tài)指器件處于非活動狀態(tài)，IDD 靜態(tài)電流就是指器件靜態(tài)時Drain到 GND消耗的漏電流。靜態(tài)電流的測試目的是確保器件低功耗狀態(tài)下的電流消耗在規(guī)格書定義的范圍內(nèi)，對于依靠電池供電的便攜式產(chǎn)品的器件來說，此項測試格外重要。下表是一個靜態(tài)電流參數(shù)的 例子：Paramete

26、rDescriptionTest ConditionsMinMaxUnitsIDD StaticPowerSupply CurrentVDD=5.25VInput=VDD Iout=0+22uA測試方法靜態(tài) IDD 也是測量流入 VDD 管腳的總電流，與 Gross IDD 不同的是，它是在運(yùn)行一定的測試向量將器件預(yù)處理為已知的狀態(tài)后進(jìn)行，典型的測試條件是器件進(jìn)入低功耗狀態(tài)。測試時，器件保持在低功耗裝態(tài)下，去測量流入 VDD 的電流，再將測量值與規(guī)格書中定義的參數(shù)對比，判斷測試通過與否。 VIL、VIH 、VDD 、向量序列和輸出負(fù)載等條件會影響測試結(jié)果，這些參數(shù)必須嚴(yán)格按照規(guī)格書的定義去設(shè)置

27、。設(shè)計人員應(yīng)該準(zhǔn)備準(zhǔn)確的向量序列以完成對器件的預(yù)處理，將器件帶入低功耗模式，如果向量的效果不理想，則需要進(jìn)一步完善，精準(zhǔn)的預(yù)處理序列是進(jìn)行靜態(tài)IDD 測試的關(guān)鍵。測試硬件外圍電路的旁路電容會影響測試結(jié)果，如果我們期望的IDD 電流非常小，比如微安級， 在測量電流前增加一點(diǎn)延遲時間也許會很有幫助。在一些特殊情況中，甚至需要使用 Relay 在測量電流前將旁路電容斷開以確保測量結(jié)果的精確。圖 4-10. 靜態(tài)電流測試阻抗計算靜態(tài)電流測試實際上測量的也是器件VDD和 GND 之間的阻抗，當(dāng)VDD電壓定義在5.25V 、IDD上限定義在22uA ，根據(jù)歐姆定律我們能得到可接受的最小阻抗，如圖4-11

28、， 最小的阻抗應(yīng)該是238.636歐姆。圖 4-11. 等效電路故障尋找靜態(tài)電流測試的故障尋找和Gross IDD大同小異， datalog中的測試結(jié)果也無非三種：1. 電流在正常范圍，測試通過；2. 電流高于上限，測試不通過；3. 電流低于下限，測試不通過。Datalog of:Static IDD Current using thePMUPinForce/rngMeas/rngMinMaxResult VDD15.25V/10V19.20uA/25uA-1uA+22uAPASS同樣，當(dāng)測試不通過的情況發(fā)生，我們要就要找找非器件的原因了：將器件從socket 上拿走，運(yùn)行測試程序空跑一次，測

29、試結(jié)果應(yīng)該為0 電流；如果不是，則表明有器件之外的地方消耗了電流，我們就得一步步找出測試硬件上的問題所在并解決它，比如移走Loadboard再運(yùn)行程序，這樣就可以判斷測試機(jī)是否有問題。我們也可以用精確點(diǎn)的電阻代替器件去驗證測試機(jī)的結(jié)果的精確度。在單顆 DUT 上重復(fù)測試時，靜態(tài)電流測試的結(jié)果應(yīng)該保持一致性，且將DUT 拿開再放回重測的結(jié)果也應(yīng)該是一致和穩(wěn)定的。第四章 .DC 參數(shù)測試（ 8 ） -IDDQ & Dynamic IDDIDDQIDDQ是指當(dāng) CMOS集成電路中的所有管子都處于靜止?fàn)顟B(tài)時的電源總電流。IDDQ測試目的是測量邏輯狀態(tài)驗證時的靜止（穩(wěn)定不變） 的電流， 并與標(biāo)準(zhǔn)

30、靜態(tài)電流相比較以提升測試覆蓋率。IDDQ 測試運(yùn)行一組靜態(tài) IDD 測試的功能序列， 在功能序列內(nèi)部的各個獨(dú)立的斷點(diǎn)， 進(jìn)行 6-12 次獨(dú)立的電流測量。 測試序列的目標(biāo)是， 在每個斷點(diǎn)驗證驗證總的 IDD 電流時， 盡可能多地將內(nèi)部邏輯門進(jìn)行開 - 關(guān)的切換。IDDQ測試能直接發(fā)現(xiàn)器件電路核心是否存在其他方法無法檢測出的較小的損傷。IDD Dynamic Current動態(tài)指器件處于活動狀態(tài)，IDD 動態(tài)電流就是指器件活動狀態(tài)時Drain到 GND 消耗的電流。動態(tài)電流的測試目的是確保器件工作狀態(tài)下的電流消耗在規(guī)格書定義的范圍內(nèi)，對于依靠電池供電的便攜式產(chǎn)品的器件來說，此項測試也是很重要的。

31、下表是一個動態(tài)電流參數(shù) 的例子：Paramete rDescriptionTest ConditionsMiManxUnit sIDDDynamicPowerSuppl y CurrentVDD=5.25Vf=fMAX=66MHz18 mA測試方法動態(tài) IDD 也是測量流入VDD 管腳的總電流，通常由PMU 或 DPS 在器件于最高工作頻率下運(yùn)行一段連續(xù)的測試向量時實施，測量結(jié)果與規(guī)格書中定義的參數(shù)對比，判斷測試通過與否。與靜態(tài)IDD 測試相似， VIL、VIH 、VDD 、向量序列和輸出負(fù)載等條件會影響測試結(jié)果，這些參數(shù)必須嚴(yán)格按照規(guī)格書的定義去設(shè)置。一些測試系統(tǒng)擁有使用 DPS 測量電流的

32、能力，但是硬件所提供的精度限制了其對低電流測試的可靠度。如果 DPS 測量電流的精確度不足以勝任我們對精度的要求，我們就需要使用 PMU 來獲取更高精度，代價是測試時間的增加。設(shè)計人員應(yīng)該準(zhǔn)備準(zhǔn)確的向量序列以完成對器件的預(yù)處理，將器件帶入最高功耗的工作模式，如果向量的效果不理想，則需要進(jìn)一步完善，精準(zhǔn)的預(yù)處理序列也是進(jìn)行動態(tài)IDD 測試的關(guān)鍵，測試硬件外圍電路的旁路電容也會影響測試結(jié)果。如圖4-12 。圖 4-13. 等效電路故障尋找動態(tài)電流測試的故障尋找和Gross IDD也是大同小異，datalog中的測試結(jié)果也無非三種：1. 電流在正常范圍，測試通過；2. 電流高于上限，測試不通過；3.

33、 電流低于下限，測試不通過。Datalog of:Dynamic IDD Current using theDPSPinForce/rngMeas/rngMinMaxResultDPS15.25v/10v12.4ma/25ma-1ma+18maPASS同樣，當(dāng)測試不通過的情況發(fā)生，我們要就要找找非器件的原因了： 將器件從socket上拿走，運(yùn)行測試程序空跑一次，和 GrossIDD及靜態(tài) IDD一樣，測試結(jié)果應(yīng)該為0 電流；如果不是，則表明有器件之外的地方消耗了電流，我們就得一步步找出測試硬件上的問題所在并解決它，比如移走Loadboard再運(yùn)行程序，這樣就可以判斷測試機(jī)是否有問題。我們也可以

34、用精確點(diǎn)的電阻代替器件去驗證測試機(jī)的結(jié)果的精確度。測試動態(tài)IDD 時，PMU上的時間延遲應(yīng)該被考慮到，這需要我們做一些試驗性的工作以確定這些因素。在一些特殊情況中，甚至需要使用Relay 在測量電流前將旁路電容斷開以確保測量結(jié)果的精確。在單顆DUT 上重復(fù)測試時，動態(tài)電流測試的結(jié)果也應(yīng)該保持一致性，且將DUT 拿開再放回重測的結(jié)果也應(yīng)該是一致和穩(wěn)定的。第四章 .DC 參數(shù)測試（ 9 ） - IIL / IIHTEA1708用于 X 電容的自動放電 IC具有自動放電功能集成有 500 伏鉗位電路電源浪涌期間保護(hù)IC圖 4-15. 串行 / 靜態(tài)測試（ IIH ）在對某個管腳進(jìn)行測試時，IIL 測

35、試和 IIH 測試是交替而獨(dú)立進(jìn)行的，先驅(qū)動低電平測量電流，再驅(qū)動高電平測量電流，然后管腳在下一個管腳測試前恢復(fù)為最初的狀態(tài)。串行靜態(tài)測試的優(yōu)點(diǎn)在于，可以單獨(dú)地每一個管腳上的電流；另外， 因為被測的管腳與其它輸入管腳接受的電平不一樣， 故管腳與管腳之間的漏電流路徑都會顯現(xiàn)。 缺點(diǎn)也是有的，那就是測試時間的增加。注意，對于一些類型的DUT ，將所有輸入設(shè)置為低或者高也許會引起一些問題，如將器件帶入未知狀態(tài)， 這需要事先對待測器件的功能真值表進(jìn)行確認(rèn)。 還要注意的是， 其他雙向 IO 管腳在進(jìn)行 IIL/IIH 測試時可能會意外打開， 如果這些引腳由測試機(jī)驅(qū)動， 高的 IDD 電流可能引起 DUT

36、 內(nèi)部供電電壓低于輸入測試電壓，以便輸入保護(hù)裝置吸收多出的電流；如果 DUT 是 CMOS 工藝，就算這些雙向 IO 管腳處于懸空狀態(tài)， 依然有高電流產(chǎn)生的可能。解決方法是，在這些管腳上加上輸出負(fù)載，把它們固定成邏輯 1 或邏輯 0 電平，這樣即使它們打開了，電流也被負(fù)載電路給限制了。 阻抗計算當(dāng)管腳上施加的是VDD電平，IIL/IIH測試實際上測量的是此管腳到VSS 的阻抗；相反， 當(dāng)管腳上施加的是VSS 電平， IIL/IIH測試實際上測量的則是此管腳到VDD 的阻抗。通過施加電壓測量電流，我們可以根據(jù)歐姆定律計算出其輸入阻抗。器件的規(guī)格書定義了輸入管 腳施加 VDDmax電壓下允許流入管

37、腳的最大電流，從中我們可以得出器件必需具備的最小輸入阻抗。如圖4-16 情況下，輸入阻抗必須大于525Kohm測試才會通過。圖 4-16.IIL/IIH阻抗計算并行測試法有些測試系統(tǒng)擁有per pin PMU的架構(gòu)，這允許它進(jìn)行并行的漏電流測試。所謂并行就是所有的輸入管腳同時而獨(dú)立地施加電壓并進(jìn)行電流測量驅(qū)動邏輯1 到所有的輸入管腳，同時測量它們的電流；接著驅(qū)動邏輯0 到所有的輸入管腳，再去測量它們的電流。測量的結(jié)果與程序中設(shè)定的邊界相比較以判斷器件通過與否。并行漏電流測試的優(yōu)點(diǎn)在于其速度快，所有的待測管腳同一時間測試完畢，節(jié)省了大量測試時間。缺點(diǎn)有二，一是因為所有管腳同時施加相同的電平，管腳

38、間的漏電流難以發(fā)現(xiàn)； 二是要求測試機(jī)擁有per pin PMU結(jié)構(gòu)，增加了硬件成本。圖 4-17. 并行測試（ IIL/IIH ）集體測試法部分測試系統(tǒng)能夠進(jìn)行集體漏電流測試（群測），就是單個的PMU連接到所有的輸入管腳，在同一時間測量整體的電流：驅(qū)動所有輸入管腳到邏輯1 點(diǎn)平，測量總電流；再驅(qū)動所有輸入管腳到邏輯0 點(diǎn)平，測量總電流。測量的結(jié)果與程序中設(shè)定的邊界相比較以判斷器件通過與否。集體測試法的電流邊界是基于器件規(guī)格書中的單獨(dú)管腳的限定而設(shè)置的，如求和。如果實際測量的電流值，則我們通常需要按照前面介紹的串行 / 靜態(tài)測試法對每個管腳進(jìn)行獨(dú)立的測試。群測法對 COMS 器件的測試效果較好，

39、因為 COMS 器件的輸入阻抗較高，通常我們測得的都是 0 電流，如果有異常，表現(xiàn)很明顯。部分情況下不能使用群測法，如有特定低阻抗的輸入管腳，外接上拉、下拉等情況，它們消耗的電流必然較大。群測法的優(yōu)點(diǎn)自不必說，能在短時間內(nèi)迅速地進(jìn)行漏電流的測試而不必強(qiáng)調(diào)per pin PMU 結(jié)構(gòu)，算是融合了串行和并行各自的優(yōu)點(diǎn)；但是有缺點(diǎn)也是必然的：測試對象有限，只能運(yùn)用于高輸入阻抗的器件；單獨(dú)管腳的漏電流無法知道；出現(xiàn)fail 的情況必須用串行/靜態(tài)測試法重新測試。圖 4-18. 集體測試（ IIL/IIH ）故障尋找打開 datalogger觀察測量結(jié)果，測試某個器件后，其測試結(jié)果不外乎以下三種情況：1

40、. 電流在正常范圍，測試通過；2. 電流高于上限或低于下限，測試不通過，但是電流在邊界附近或在機(jī)臺量程之內(nèi)，偏差較小；3. 電流高于上限或低于下限，測試不通過，且電流不在邊界附近或在機(jī)臺量程之外，偏差較大。當(dāng)測試不通過的情況發(fā)生，我們首先要找找非器件的原因：將器件從socket上拿走， 運(yùn)行測試程序空跑一次，測試結(jié)果應(yīng)該為0 電流；如果不是，則表明有器件之外的地方消耗了電流， 我們就得一步步找出測試硬件上的問題所在并解決它，這和我們之前介紹的電流類測試是一致的。Datalog of:IIL/IIH Serial/Static test using the PMUPinForce/rngMeas

41、/rngMinMaxResultPIN15.250 V/8V1.0na/20uA-10.0uA10.0uAPASSPIN10.000 V/8V0.0na/20uA-10.0uA10.0uAPASSPIN25.250 V/8V20.4ua/20uA-10.0uA10.0uAFAILPIN20.000 V/8V0.0na/20uA-10.0uA10.0uAPASSPIN35.250 V 8V1.0na/20uA-10.0uA10.0uAPASSPIN30.000 V/8V-1.0na/20uA-10.0uA10.0uAPASSPiN45.250 V/8V1.0na/20uA-10.0uA10.0u

42、APASSPIN40.000 V/8V-18.6ua/20uA-10.0uA10.0uAFAIL上面的 datalog顯示 pin4的測量值偏離了邊界，但是還在測量范圍之內(nèi)（<20uA）， 這是情況 2 的情形，這可能是器件本身的缺陷引起，也有可能由晶圓制造過程中的異變或靜電對管腳的傷害造成。從 datalog中我們可以看出，這是器件內(nèi)管腳到VDD端的通路出了問題導(dǎo)致了漏電流給管腳施加GND電平時有電流從VDD端經(jīng)器件流往PMU ，引起負(fù)電流。需要的話可以通過電阻代替法校驗PMU 的準(zhǔn)確度以保證測量的精度。而 pin2的測量值則屬于情況3 的情形，實際測量值超出了量程，PMU設(shè)置了自我保

43、護(hù)，給出了接近滿量程的測量值，這種情形基本可以確定器件存在一系列的重大缺陷。從datalog中可以看出這是管腳到VSS 端的問題引起的漏電流給管腳施加VDD 電平有正向電流從PMU經(jīng)器件流往VSS 端。DC 參數(shù)測試（ 10 ） - Resistive Input(阻抗輸入 ) & Output Fanout(輸出扇出 )JN5168全新小尺寸無線微控制器可支持多個網(wǎng)絡(luò)堆棧 最佳低功耗睡眠模式 可連接其他外部閃存 提供極低的發(fā)送功耗 均采用 256 kB的閃存輸入結(jié)構(gòu)高阻/ 上拉 / 下拉一些特定類型的輸入管腳會有上拉、下拉或其他的阻抗性關(guān)聯(lián)電路，器件的規(guī)格書中可能會定義其電流的范圍，

44、例如80pA到 120uA ，此范圍表明設(shè)計人員對這個管腳在規(guī)格書中規(guī)定的條件下的電流值期望在100uA左右。既然每個管腳可能吸收的電流不盡相同，那么就要對他們進(jìn)行獨(dú)立測試，集中測試法就不能在這里使用了，推薦的是并行測試法，有效而迅速。阻抗性輸入也可能影響器件的IDD 電流，這取決于每個輸入管腳上施加的電平。圖 4-19.CMOS電路輸入類型輸出扇出扇出指的是器件單個的輸出管腳驅(qū)動（或控制） 下游與之連接的多個輸入管腳的能力， 其根本還是輸出電壓和電流的參數(shù)。前面我們單獨(dú)地說了些輸入和輸出的一些參數(shù)，如IIL/IIH 、VOL/IOL、VOH/IOH，現(xiàn)在我們來看看應(yīng)用電路的設(shè)計工程師如何使用

45、這些參數(shù)。圖4-20顯示了器件輸入和輸出各項參數(shù)的關(guān)系。在大多數(shù)的應(yīng)用中，各種各樣的芯片通過直接的互聯(lián)完成相互間的通信，這意味著器件的某個輸出管腳將會連接到一個或幾個其他器件的一個或多個輸入管腳。圖 4-20. 輸入與輸出的參數(shù)關(guān)系需要將一系列的器件運(yùn)用于同一個系統(tǒng)的應(yīng)用工程師需要知道每個輸入管腳的電壓和電流要求以及每個輸出管腳的電壓和電流驅(qū)動能力，這些信息在器件的規(guī)格書中會定義，我們測試程序要做的就是提供合適的測試條件，測試器件以保證滿足這些已經(jīng)公布的參數(shù)的要求。下面是規(guī)格書的例子：ParameterDescriptionTest ConditionsMinMaxUnitsVOHOutput

46、 HIGH VoltageVCC = 4.75V,IOH =-2.6mA2.4VVOLOutput LOW VoltageVCC = 4.75V,IOL = 24.0mA0.4 VIILInput Low Load CurrentVin = 0.4V-800AIIHInput High Load CurrentVin = 2.4V150A注意： TTL 和 CMOS電路的扇出是不同的，多數(shù)CMOS電路擁有高阻抗的輸入結(jié)構(gòu)，其扇出實際上是不受限制的，換句話說，只要時間上足夠，一個CMOS的輸出能驅(qū)動任意多的CMOS的輸入。 CMOS的輸入如同電容，越多的輸入連到一起，電容值越大。驅(qū)動這個大“電容

47、”的前端的輸出就需要足夠的時間對其進(jìn)行沖放電邏輯0 到 1 的轉(zhuǎn)換時，充電將電平拉高至VIH ； 1 到 0 的轉(zhuǎn)換時，則放電將電平拉低至VIL 。同樣， 在測試時器件的輸出要克服測試系統(tǒng)輸入通道上的寄生電容。呵呵，最后我們來做個測驗：結(jié)合圖4-20 和規(guī)格書中的參數(shù)，朋友們算一下，當(dāng)輸出端驅(qū)動低電平時，它能驅(qū)動多少輸入管腳？驅(qū)動高電平時，它又能驅(qū)動多少管腳？ 在應(yīng)用上，我們能為此輸出端最多連接多少輸入管腳？第四章 .DC 參數(shù)測試（ 12 ）- IOS test輸出短路電流 （ output short circuit current）輸出短路電流（IOS ），顧名思義，就是輸出端口處于短路狀態(tài)時的電流。下面是一款器件的規(guī)格書中關(guān)于IOS 的部分：ParameterDescriptionTest ConditionsMinMaxUnitsIOSOutput Short Circuit CurrentVout = 0VVDD = 5.25V*Short only 1 output at a time for no longer than 1-85-30mA圖 4-23. IOS測試避免熱切換IOS 測試要求細(xì)致的程序規(guī)劃以避免惹切換。前面說過，器件輸出被預(yù)處理為邏輯1 ， 器件輸出的電