行业动态

        数字化转型提速，5G 、人工智能及云端高性能算法（AI／HPC）的应用带动集成电路（Integrated Circuit, IC）技术不断升级，芯片电路结构复杂程度和元件集成度持续增加，测试难度和测试成本亦随之攀升。

集成电路测试贯穿了从设计、生产到实际应用的全过程，大致分为：

- 设计阶段的设计验证测试

- 晶圆制造阶段的工艺监控测试

- 封装前的晶圆测试

- 封装后的成品测试

芯片测试应用现状

        芯片测试作为芯片设计、生产、封装、测试流程中的重要步骤，是使用特定仪器，通过对待测器件DUT(Device Under Test)的检测，区别缺陷、验证器件是否符合设计目标、分离器件好坏的过程。其中直流参数测试是检验芯片电性能的重要手段之一，常用的测试方法是FIMV（加电流测电压）及FVMI（加电压测电流）。

        传统的芯片电性能测试需要数台仪表完成，如电压源、电流源、万用表等，然而由数台仪表组成的系统需要分别进行编程、同步、连接、测量和分析，过程复杂又耗时，又占用过多测试台的空间，而且使用单一功能的仪表和激励源还存在复杂的相互间触发操作，有更大的不确定性及更慢的总线传输速度等缺陷，无法满足高效率测试的需求。

        实施芯片电性能测试的最佳工具之一是数字源表(SMU)，数字源表可作为独立的恒压源或恒流源、电压表、电流表和电子负载，支持四象限功能，可提供恒流测压及恒压测流功能,可简化芯片电性能测试方案。

        此外，由于芯片的规模和种类迅速增加，很多通用型测试设备虽然能够覆盖多种被测对象的测试需求，但受接口容量和测试软件运行模式的限制，无法同时对多个被测器件（DUT）进行测试，因此规模化的测试效率极低。特别是在生产和老化测试时，往往要求在同一时间内完成对多个DUT的测试，或者在单个DUT上异步或者同步地运行多个测试任务。

        基于普赛斯CS系列多通道插卡式数字源表搭建的测试平台，可进行多路供电及电参数的并行测试，高效、精确地对芯片进行电性能测试和测试数据的自动化处理。主机采用10插卡/3插卡结构，背板总线带宽高达 3Gbps，支持 16 路触发总线，满足多卡设备高速率通信需求；汇集电压、电流输入输出及测量等多种功能，具有通道密度高、同步触发功能强、多设备组合效率高等特点，最高可扩展至40通道。

图1：普赛斯CS系列插卡式源表

（10插卡及3插卡，高至40通道）

基于数字源表SMU的芯片测试方案

        使用普赛斯数字源表进行芯片的开短路测试(Open/Short Test)、漏电流测试（Leakage Test）以及DC参数测试（DC Parameters Test）。

1、开短路测试（O/S测试）

开短路测试（Open-Short Test，也称连续性或接触测试），用于验证测试系统与器件所有引脚的电接触性，测试的过程是借用对地保护二极管进行的，测试连接电路如下所示：

图2：开短路测试线路连接示意

2、漏电流测试

漏电流测试，又称为Leakage Test，漏电流测试的目的主要是检验输入Pin脚以及高阻状态下的输出Pin脚的阻抗是否够高，测试连接电路如下所示：

图3：漏电流测试线路连接示意

3、DC参数测试

DC参数的测试，一般都是Force电流测试电压或者Force电压测试电流，主要是测试阻抗性。一般各种DC参数都会在Datasheet里面标明，测试的主要目的是确保芯片的DC参数值符合规范：

图4：DC参数测试线路连接示意

测试案例

测试系统配置

Case 01 NCP1377B 开短路测试

        测试 PIN 脚与 GND 之间连通状态，测试过程中SMU选择3V量程，施加-100μA电流，限压-3V，测量电压结果表 1 所示，电压结果在-1.5~-0.2 之间，测试结果 PASS。

*测试线路连接参照图2

图5：NCP1377B开短路测试结果

Case 02 TLP521 光电耦合器直流参数测试

        光电耦合器主要由两部分组成：光的发射端及光的接收端。光的发射端主要由发光二极管构成，二极管的管脚为光耦的输入端。光的接收端主要是光敏晶体管， 光敏晶体管是利用 PN 结在施加反向电压时，在光线照射下反向电阻由大变小的原理来工作的，晶体管的管脚为光耦的输出端。

        案例采用两台SMU进行测试，一台SMU与器件输入端连接，作为恒流源驱动发光二极管并测量输入端相关参数，另一台SMU与器件输出端连接，作为恒压源并测量输出端的相关参数。

*测试线路连接参照图4

图6：BVECO 测试数据及曲线

图7：ICEO测试数据及曲线

图8：输入特性曲线

图9：输出特性曲线