趙 樺，王建超

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十八研究所，江蘇 無(wú)錫 214072）

基于V93000 ATE的大電流測(cè)試方法研究

趙 樺，王建超

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十八研究所，江蘇 無(wú)錫 214072）

在當(dāng)今超大規(guī)模集成電路的設(shè)計(jì)中，特別是在系統(tǒng)芯片SOC設(shè)計(jì)中，大電流電路已經(jīng)非常普遍。實(shí)現(xiàn)對(duì)大電流電路的測(cè)試是集成電路測(cè)試中一個(gè)十分重要的內(nèi)容。V93000集成電路測(cè)試系統(tǒng)是一款可擴(kuò)展型平臺(tái)，它集合了數(shù)字測(cè)試、模擬測(cè)試和射頻測(cè)量等資源。通用性的電源供電資源可實(shí)現(xiàn)最大到100 A的電流測(cè)試。

測(cè)試技術(shù)；ATE；大電流

1 引言

在當(dāng)今超大規(guī)模集成電路的設(shè)計(jì)中，特別是在系統(tǒng)芯片SOC的設(shè)計(jì)中，大電流電路的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)非常普遍。大電流電路的測(cè)試是集成電路測(cè)試中一個(gè)十分重要的內(nèi)容，隨著電路電流的不斷增大，如何提供或者測(cè)試幾十安培或者幾百安培的電流同時(shí)又能保證測(cè)試精度成為了一個(gè)難題。

V93000集成電路測(cè)試系統(tǒng)是一款可擴(kuò)展型平臺(tái)，它集合了數(shù)字測(cè)試、模擬測(cè)試和射頻測(cè)量等資源。Per-pin程序控制確保靈活的I/O端口分配和并行執(zhí)行多個(gè)領(lǐng)域的功能。通用性和可擴(kuò)展的電源供電資源的測(cè)量能力能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的小電流測(cè)量，又可以實(shí)現(xiàn)最大到100 A的電流測(cè)量。V93000集成電路測(cè)試系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)這兩種看似矛盾的測(cè)試方法，提供了一種稱為“Ganging”的方法。

2 Ganging的基本原理

Gang在英文中是“一幫、一伙、一組”的意思。V93000集成電路測(cè)試系統(tǒng)利用類似的理念，將V93000集成系統(tǒng)中的基本單元如PMU的pin、MS_DPS電源的pin等相同類型的pin腳組合在一起，形成一組以達(dá)到大電流的測(cè)量輸出。

Ganging被定義為多個(gè)通道的聯(lián)合（為了提供比單一通道更高的電流）和通道負(fù)載的平衡。因?yàn)槭嵌鄠€(gè)通道組合在一起，所以此時(shí)的電流和電壓如式（1）、（2）：

電流平衡意味著每個(gè)通道的電流Ichannel是總電流Iganged被組合在一起的通道平分的。

3 Ganging的連接方法

V93000集成電路測(cè)試系統(tǒng)集成了數(shù)字測(cè)試、模擬測(cè)試和射頻測(cè)量等多種模塊。對(duì)不同的模塊V93000測(cè)試系統(tǒng)都提供了不同的組合方法。

3.1 Ganging DPS Power Supply

V93000 ATE可配置多種電源，如MSDPS、DC SCALE、DPS32等。每種電源的板卡上都配置了多路電源通道。將多路電源通道連接在一起就可以實(shí)現(xiàn)組合的功能。這樣組合出來(lái)的電流最大可以達(dá)到100 A。

圖1 MS_DPS結(jié)構(gòu)框圖

以MS_DPS為例，如圖1所示的MS_DPS結(jié)構(gòu)圖可以看出輸出電壓是由V-DAT經(jīng)誤差放大器、功率放大器和電流模塊生成，而電流量程受到兩個(gè)I-DAC的限制。一塊MS_DPS的板卡最大電流可以達(dá)到16A，兩塊板卡組合在一起就可以達(dá)到32 A，以此類推可以將多個(gè)板卡組合在一起以達(dá)到需要的電流大小。

圖2 DPS Ganging框圖

按照?qǐng)D 2（a）將所有施加腳(Force+）和地(Force+)以及測(cè)試腳連接到測(cè)試板卡上。為了避免在測(cè)試板卡上pin腳與gang連接間產(chǎn)生誤差，連接要盡量靠近電源pin腳。

當(dāng)需要組合很多個(gè)DPS通道時(shí)，可以簡(jiǎn)單地按照?qǐng)D2（b）所示的連接方法，直接把93000機(jī)臺(tái)的板卡上需要組合的電源pin或地pin等連在一起再連接到測(cè)試板卡上，這樣就避免了連接多根線到測(cè)試板卡上。

3.2 Ganging PMU

PMU是V93000進(jìn)行DC測(cè)試最常用的硬件資源（見圖3）。由于V93000 ATE是Per-pin結(jié)構(gòu)，每個(gè)pin都可以提供最大40mA的電流，當(dāng)所需的電流超過(guò)40mA時(shí)，就可以把多個(gè)通道組合在一起，這樣就可以實(shí)現(xiàn)大電流的施加或者測(cè)試。Ganging PMU也是所有組合資源中使用最多的一種。

圖3 PMU結(jié)構(gòu)框圖

PMU的組合也可分成內(nèi)部組合和外部組合。外部組合與 ganging DPS（圖 2（a））類似，把測(cè)試板卡上的測(cè)試通道用線連接到測(cè)試電路的管腳上（見圖4）。這種方式比較靈活，不需要改動(dòng)機(jī)臺(tái)內(nèi)部的通道連接，而內(nèi)部組合則是直接在機(jī)臺(tái)內(nèi)部把通道組合在一起，測(cè)試板卡上只需連接一條線即可（見圖5）。

圖4 外部組合

圖5 內(nèi)部組合

3.3 Ganging DC Scale Pin

DC Scale板卡只能把相鄰的通道組合在一起。組合在一起的通道中編號(hào)小的通道自動(dòng)成為主通道，其他通道成為次通道。組合的通道總數(shù)最多只能為DC Scale通道總數(shù)的一半。多塊DC Scale板卡是不能組合在一起的。

4 Ganging的軟件實(shí)現(xiàn)

在硬件上設(shè)置好了組合的通道，在軟件上還要進(jìn)行組合的控制。利用V93000測(cè)試系統(tǒng)提供的tml軟件工具編寫相關(guān)程序就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)組合的靈活控制了。圖5中的內(nèi)部組合就可以用如下的步驟和程序?qū)崿F(xiàn)。

圖6 Pin腳設(shè)置

先在Digital Pins列表中將組合在一起的通道用一個(gè)名字定義，如 IAQ_D1連接了10201、10202、10203三個(gè)通道。將三個(gè)通道分別定義為三個(gè)名字也是可以的，如 IAQ_D8對(duì)應(yīng) 10208，IAQ_D7對(duì)應(yīng)10207，IAQ_D6對(duì)應(yīng)10206，見圖6。在程序編寫時(shí)的差異見圖7。圖7（a）中的程序因?yàn)橛靡粋€(gè)通道名對(duì)應(yīng)3個(gè)組合在一起的通道，所以程序中只需要出現(xiàn)一個(gè)通道名即可。圖7（b）程序中3個(gè)通道是分別定義名字的，所以程序中必須將通道分別列出，否則無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)未列入通道的控制。

圖7 程序?qū)崿F(xiàn)

5 應(yīng)用實(shí)例

下面舉例介紹如何實(shí)現(xiàn)外部ganging PMU的方式。圖8就是采用了外部ganging PMU方式的DUT。現(xiàn)在要測(cè)試pin腳5在施加60 mA電流時(shí)的輸出電壓是多少。60 mA電流超過(guò)了測(cè)試機(jī)數(shù)字通道可以施加的最大40 mA的電流范圍，用2個(gè)通道組合在一起各施加30 mA的電流就滿足了施加條件。由圖中可以看到電路pin腳5連了3個(gè)測(cè)試通道。其中2個(gè)通道用來(lái)施加電流，另外1個(gè)通道用來(lái)測(cè)試電壓。

圖8 外部ganging PMU的DUT設(shè)計(jì)

在硬件上連接好后，在測(cè)試程序里pinlist進(jìn)行如圖9所示的設(shè)置。電路pin腳5連接的3個(gè)數(shù)字通道定義為VISO0、VISO1和VISO2，分別對(duì)應(yīng)測(cè)試機(jī)的11013通道、11014通道和11016通道。當(dāng)然如果只定義一個(gè)通道名VISO，然后在Tester Channel那里寫成11013、11014、11016 也是可以實(shí)現(xiàn)的。

圖9 Pinlist設(shè)計(jì)

在程序里要寫成如圖10所示。圖10中白框標(biāo)出的語(yǔ)句就是讓VISO1和VISO2分別施加30 mA電流。兩個(gè)通道電流加起來(lái)就滿足了測(cè)試條件60 mA電流的要求。

圖10 測(cè)試程序設(shè)計(jì)

6 結(jié)論

由上面的例子可以看出Gang這種方式十分靈活地實(shí)現(xiàn)了各種條件下的測(cè)試，而且不會(huì)損失測(cè)試精度。

在集成電路產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的今天，大電流的測(cè)試、施加是集成電路測(cè)試中一個(gè)十分重要的內(nèi)容。V93000集成電路測(cè)試系統(tǒng)提供的Ganging方法，不僅保證了高精度的小電流測(cè)量，又可以實(shí)現(xiàn)最大可達(dá)100 A的電流測(cè)量。利用軟件編程的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)所有連接的gang通道的設(shè)置。V93000測(cè)試系統(tǒng)由于其優(yōu)越的性能，在開發(fā)測(cè)試電路方面應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。

[1]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，1997.

[2]劉寶琴.數(shù)字電路與系統(tǒng)[M].北京：清華大學(xué)出版社，1993.

[3]高成，張棟.最新集成電路測(cè)試技術(shù)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2008.

Research on Testing Large Current Based on the V93000 ATE

ZHAO Hua,WANG Jianchao
（China Electronics Technology Group Corporation No.58 Research Institute,Wuxi 214072,China）

With the development of science and technology,IC is widelyused in all varieties of products.In the design of super IC,especially in the design of SOC IC,it is normal to embed lots of large current IC.V93000 ATE is a scalable platform.It includes digital testing,analogtestingand RFtesting,etc.It can process wafer sort testingandfinaltestofhighlyintegratedIC.Varietiesofsupplyresource cansupplycurrentupto100A.

testingtechnology;ATE;large current

TN407

A

1681-1070（2017）12-0014-04

2017-07-31

趙 樺（1979—），江西南昌人，碩士學(xué)歷，測(cè)試工程師，2003年畢業(yè)于西南交通大學(xué)測(cè)試計(jì)量及儀器儀表專業(yè)，現(xiàn)在中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十八研究所檢測(cè)中心從事集成電路測(cè)試工作。