陶新萱

(復(fù)旦大學(xué)專用集成電路與系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 201203)

1 Verigy 93000測(cè)試系統(tǒng)

SoC（系統(tǒng)單芯片，system on a chip）技術(shù)的發(fā)展對(duì)測(cè)試設(shè)備的能力提出了越來(lái)越高的要求。Verigy 93000測(cè)試系統(tǒng)是滿足SoC技術(shù)全面集成需要的芯片測(cè)試系統(tǒng)解決方案（如圖1）。

93000的測(cè)試范圍覆蓋數(shù)字（digital）、模擬（anolog）和射頻（RF），同時(shí)對(duì)高速、嵌入式內(nèi)存（embedded memory）和邊界掃描（Scan）等多種功能進(jìn)行了擴(kuò)展。93000測(cè)試系統(tǒng)的配置靈活自由，用戶可根據(jù)自己的測(cè)試需求，定制選擇測(cè)試機(jī)臺(tái)的硬件配置。

數(shù)字測(cè)試方面，93000機(jī)臺(tái)目前主流配置是PS400、PS800和PS3600三種數(shù)字板卡，數(shù)據(jù)速率從 100 Mb/s到3600 Mb/s，PS400每塊卡有 64路獨(dú)立的數(shù)字通道，而PS800和PS3600每塊提供32路。Per-pin結(jié)構(gòu)是93000數(shù)字板卡硬件構(gòu)架的重要特點(diǎn)，每個(gè)數(shù)字通道都有自己的測(cè)試處理器（test processor）、驅(qū)動(dòng)器（driver）、比較器（comparator）和參數(shù)測(cè)量單元（PMU：parameter measure unit），同時(shí)包含各自的56 Mb測(cè)試向量?jī)?nèi)存，這使得每個(gè)通道都有獨(dú)立的數(shù)字測(cè)試、memory和scan測(cè)試的能力，測(cè)試中可以做到完全并行，節(jié)省測(cè)試時(shí)間，提高測(cè)試效率。

模擬測(cè)試方面，93000現(xiàn)在使用比較廣泛的是包含8個(gè)獨(dú)立單元的Audio/Vedio 8模擬卡，AV8有兩種配置情況，一種是每塊卡包含8個(gè)測(cè)量單元（Measure Unit），另一種是每塊卡同時(shí)包含4個(gè)信號(hào)源單元(Source Unit)和4個(gè)測(cè)量單元，每個(gè)測(cè)量單元可用作音頻數(shù)字轉(zhuǎn)換器（Audio Digitizer：32～200 ks/s，24-bit，50 kHz） 或視頻數(shù)字轉(zhuǎn)換器（Video Digitizer：500 ks/s～65 Ms/s，14-bit，15 MHz），同樣，每個(gè)信號(hào)源單元也可以用作音頻任意波形發(fā)生器(Audio AWG：32 ks/s～1.024 Ms/s，24-bit，125 kHz)或視頻任意波形發(fā)生器（Video AWG：125 ks/s～100 Ms/s，14-bit，25 MHz），用戶可以根據(jù)自己的需求進(jìn)行選擇。AV8獨(dú)特的結(jié)構(gòu)可以在本地處理所有過程，而不需耗費(fèi)大量時(shí)間在模塊和工作站之間傳送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了更高的多站模擬測(cè)試效率。AV8使消費(fèi)品中使用的蜂窩基帶和其他混合信號(hào)SoC/SIP的測(cè)試成本降低了20%。

射頻測(cè)試部分，93000能提供12個(gè)射頻端口，并可升級(jí)至最高48個(gè)射頻端口，射頻系統(tǒng)能達(dá)到6 GHz信號(hào)源，8 GHz接收，40 MHz帶寬，該系統(tǒng)可以覆蓋各種射頻芯片的測(cè)試要求。

圖1 Verigy 93000soC測(cè)試系統(tǒng)

除此之外，93000soC的軟件系統(tǒng)SmarTest（見圖2），將規(guī)范的圖形化界面和C++語(yǔ)言編程結(jié)合，既可以方便用戶通過圖形化界面操作，又給測(cè)試程序的編寫者保留了足夠的開發(fā)空間。

圖2 SmarTest編程環(huán)境

2 93000的電源板卡及工作模式

93000的電源板卡按性能特性有GPDPS、MSDPS、HVDPS、HCDPS 及 LNDPS 幾 種 ， 其 中HVDPS、HCDPS及LNDPS分別針對(duì)高電壓、高電流及低噪聲應(yīng)用，GPDPS為通用的電源板卡，在早期93000中使用。MSDPS為目前使用最廣泛的DPS Board，GPDPS每塊板卡可以提供4路獨(dú)立電源，MSDPS每塊可以提供8路，也可工作在4路模式與GPDPS完全兼容（見圖3）。

通常，93000的DPS工作在電壓源模式，每個(gè)DPS Channel為所測(cè)芯片提供一路獨(dú)立的電源（±8 V），在使用過程中，為了防止電流過大對(duì)芯片造成損壞，用戶還要設(shè)置一個(gè)鉗制電流大小的參數(shù)ilimit（-4～+8 A），用以控制電源供電過程中電流的大小。

其次，93000的DPS還具有加電壓測(cè)電流（VFIM）的功能，通常用于芯片的功耗測(cè)試，我們可以利用這個(gè)功能測(cè)得芯片在不工作（idle）、工作在穩(wěn)態(tài)（static）及動(dòng)態(tài)（dynamic）時(shí)的功耗。測(cè)試程序中可以通過DPS_VFIMAP（Iapplicationprogramming interface）來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3 芯片測(cè)試中需要用到的偏置電流及93000的實(shí)現(xiàn)方法

圖3 GPDPS或MSDPS的4路工作模式

我們?cè)趯?shí)際測(cè)試的芯片中需要93000機(jī)臺(tái)提供一個(gè)150μA的偏置電流，而93000的DPS工作模式默認(rèn)為加壓測(cè)流，因此測(cè)試中沒法直接采用DPS Channel來(lái)實(shí)現(xiàn)?？紤]到機(jī)臺(tái)的Per-Pin PMU具有加電流測(cè)電壓的功能，而且150 μA在PPMU的Spec范圍內(nèi)（圖4），測(cè)試過程中我們首先嘗試用PPMU來(lái)給出這個(gè)偏置電流，但不測(cè)量電壓，結(jié)果驗(yàn)證采用這種方法完全可以達(dá)到要求。具體的做法：

（1）確保待測(cè)芯片中需加偏置電流的管腳物理上和93000機(jī)臺(tái)中的一個(gè)Digital Channel已連接好，然后在SmarTest軟件的Pin Configuration中設(shè)定這種對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過運(yùn)行Continuity測(cè)試（連接性測(cè)試）來(lái)檢查上述通路是否有短路、開路現(xiàn)象。在芯片和機(jī)臺(tái)的連接沒有問題的前提下，利用Test-Method編寫PPMU的加流測(cè)壓（IFVM）程序?qū)崿F(xiàn)偏置電流的供給。

PPMU_RELAY relay1;

PPMU_SETTING setting1;

TASK_LIST task1;

relay1.pin("BIOS").status("PPMU_ON");

relay1.wait(3 ms);

//iforce 150μA on

setting1.pin("BIOS").iForce(150 μA).iRange(1000 μA).min(100 mV).max(500 mV);

task1.add(relay1).add(setting1).execute();

（2）除了采用PPMU方式完成偏置電流的設(shè)定外，還可以由93000 DPS Channel的嵌位電流ilimit特性來(lái)實(shí)現(xiàn)，具體做法是利用DPS Channel對(duì)應(yīng)的Pogo Pin和偏置電流Pin之間的電壓差，使DPS Channel工作在電流飽和狀態(tài)，所需的偏置電流大小由ilimit來(lái)設(shè)定。但這種方法的特點(diǎn)是DPS的ilimit電流的分辨率為1 mA，本次測(cè)試中芯片的偏置電流大小不能超過500 μA，因此沒有采用這種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

表1 PPMU的參數(shù)規(guī)格范圍

4 小結(jié)

Verigy 93000是單一平臺(tái)的可升級(jí)測(cè)試系統(tǒng)，用戶可以根據(jù)自己的需求，自由選擇數(shù)字板卡，模擬板卡和RF模塊，配置靈活。本文結(jié)合測(cè)試實(shí)際討論了偏置電流的實(shí)現(xiàn)方法。

[1]Verigy.Verigy 93000soC Basic User Training Manual[M].Federal Republic of Germany，2006.95-135.

[2]Verigy.Verigy93000soC Mixed SignalTrainingManual[M].FederalRepublicofGermany，2006：108-134，433-440.

[3]楊廣宇.SoC測(cè)試的發(fā)展趨勢(shì)及挑戰(zhàn)[J].半導(dǎo)體技術(shù)，2003(3)：48.