趙 樺，王建超

（中國電子科技集團公司第五十八研究所，江蘇 無錫 214072）

基于V93000 ATE的大電流測試方法研究

趙 樺，王建超

（中國電子科技集團公司第五十八研究所，江蘇 無錫 214072）

在當(dāng)今超大規(guī)模集成電路的設(shè)計中，特別是在系統(tǒng)芯片SOC設(shè)計中，大電流電路已經(jīng)非常普遍。實現(xiàn)對大電流電路的測試是集成電路測試中一個十分重要的內(nèi)容。V93000集成電路測試系統(tǒng)是一款可擴展型平臺，它集合了數(shù)字測試、模擬測試和射頻測量等資源。通用性的電源供電資源可實現(xiàn)最大到100 A的電流測試。

測試技術(shù)；ATE；大電流

1 引言

在當(dāng)今超大規(guī)模集成電路的設(shè)計中，特別是在系統(tǒng)芯片SOC的設(shè)計中，大電流電路的設(shè)計方法已經(jīng)非常普遍。大電流電路的測試是集成電路測試中一個十分重要的內(nèi)容，隨著電路電流的不斷增大，如何提供或者測試幾十安培或者幾百安培的電流同時又能保證測試精度成為了一個難題。

V93000集成電路測試系統(tǒng)是一款可擴展型平臺，它集合了數(shù)字測試、模擬測試和射頻測量等資源。Per-pin程序控制確保靈活的I/O端口分配和并行執(zhí)行多個領(lǐng)域的功能。通用性和可擴展的電源供電資源的測量能力能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的小電流測量，又可以實現(xiàn)最大到100 A的電流測量。V93000集成電路測試系統(tǒng)為實現(xiàn)這兩種看似矛盾的測試方法，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，形成一組以達到大電流的測量輸出。

Ganging被定義為多個通道的聯(lián)合（為了提供比單一通道更高的電流）和通道負載的平衡。因為是多個通道組合在一起，所以此時的電流和電壓如式（1）、（2）：

電流平衡意味著每個通道的電流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集成電路測試系統(tǒng)集成了數(shù)字測試、模擬測試和射頻測量等多種模塊。對不同的模塊V93000測試系統(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現(xiàn)組合的功能。這樣組合出來的電流最大可以達到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I-DAC的限制。一塊MS_DPS的板卡最大電流可以達到16A，兩塊板卡組合在一起就可以達到32 A，以此類推可以將多個板卡組合在一起以達到需要的電流大小。

圖2 DPS Ganging框圖

按照圖 2（a）將所有施加腳(Force+）和地(Force+)以及測試腳連接到測試板卡上。為了避免在測試板卡上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DPS通道時，可以簡單地按照圖2（b）所示的連接方法，直接把93000機臺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試板卡上，這樣就避免了連接多根線到測試板卡上。

3.2 Ganging PMU

PMU是V93000進行DC測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pin都可以提供最大40mA的電流，當(dāng)所需的電流超過40mA時，就可以把多個通道組合在一起，這樣就可以實現(xiàn)大電流的施加或者測試。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，把測試板卡上的測試通道用線連接到測試電路的管腳上（見圖4）。這種方式比較靈活，不需要改動機臺內(nèi)部的通道連接，而內(nèi)部組合則是直接在機臺內(nèi)部把通道組合在一起，測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小的通道自動成為主通道，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的軟件實現(xiàn)

在硬件上設(shè)置好了組合的通道，在軟件上還要進行組合的控制。利用V93000測試系統(tǒng)提供的tml軟件工具編寫相關(guān)程序就可以實現(xiàn)對組合的靈活控制了。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名字定義，如 IAQ_D1連接了10201、10202、10203三個通道。將三個通道分別定義為三個名字也是可以的，如 IAQ_D8對應(yīng) 10208，IAQ_D7對應(yīng)10207，IAQ_D6對應(yīng)10206，見圖6。在程序編寫時的差異見圖7。圖7（a）中的程序因為用一個通道名對應(yīng)3個組合在一起的通道，所以程序中只需要出現(xiàn)一個通道名即可。圖7（b）程序中3個通道是分別定義名字的，所以程序中必須將通道分別列出，否則無法實現(xiàn)對未列入通道的控制。

圖7 程序?qū)崿F(xiàn)

5 應(yīng)用實例

下面舉例介紹如何實現(xiàn)外部ganging PMU的方式。圖8就是采用了外部ganging PMU方式的DUT?，F(xiàn)在要測試pin腳5在施加60 mA電流時的輸出電壓是多少。60 mA電流超過了測試機數(shù)字通道可以施加的最大40 mA的電流范圍，用2個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個測試通道。其中2個通道用來施加電流，另外1個通道用來測試電壓。

圖8 外部ganging PMU的DUT設(shè)計

在硬件上連接好后，在測試程序里pinlist進行如圖9所示的設(shè)置。電路pin腳5連接的3個數(shù)字通道定義為VISO0、VISO1和VISO2，分別對應(yīng)測試機的11013通道、11014通道和11016通道。當(dāng)然如果只定義一個通道名VISO，然后在Tester Channel那里寫成11013、11014、11016 也是可以實現(xiàn)的。

圖9 Pinlist設(shè)計

在程序里要寫成如圖10所示。圖10中白框標出的語句就是讓VISO1和VISO2分別施加30 mA電流。兩個通道電流加起來就滿足了測試條件60 mA電流的要求。

圖10 測試程序設(shè)計

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現(xiàn)了各種條件下的測試，而且不會損失測試精度。

在集成電路產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的今天，大電流的測試、施加是集成電路測試中一個十分重要的內(nèi)容。V93000集成電路測試系統(tǒng)提供的Ganging方法，不僅保證了高精度的小電流測量，又可以實現(xiàn)最大可達100 A的電流測量。利用軟件編程的控制實現(xiàn)對所有連接的gang通道的設(shè)置。V93000測試系統(tǒng)由于其優(yōu)越的性能，在開發(fā)測試電路方面應(yīng)用也越來越廣泛。

[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.最新集成電路測試技術(shù)[M].北京：國防工業(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，測試工程師，2003年畢業(yè)于西南交通大學(xué)測試計量及儀器儀表專業(yè)，現(xiàn)在中國電子科技集團公司第五十八研究所檢測中心從事集成電路測試工作。