湯凡 占連樣 陳像 王鑫 王烈洋

關(guān)鍵詞：DDR2 SDRAM;Magnum 2測試系統(tǒng);VD2D4G72XB191XX3U6

DDR2 SDRAM 以高速、大容量著稱，但是缺點也很明顯，操作復雜、掉電丟失數(shù)據(jù)、需定時刷新，這給測試帶來了不小的難度。尤其是在航空航天領(lǐng)域，對小型化要求比較高，產(chǎn)生了一種利用三維封裝的技術(shù)將多片芯片垂直堆疊制作成一個存儲模塊，這樣在不占用額外PCB 面積的情況下增大了容量。VD2D4G72XB191XX3U6 就是利用該技術(shù)制作而成，在增加容量的同時，將數(shù)據(jù)位寬從16 bit 擴展到72 bit，滿足了用戶的特殊要求。

同時為了應對航空航天對可靠的特別要求，需要對DDR2 SDRAM 進行覆蓋性測試[1]，即對芯片內(nèi)部每個存儲單元進行不同pattern 的讀寫測試，測試驗證的同時還需要兼顧時間效益，經(jīng)濟效益。本文介紹了基于MagnumII 存儲器測試系統(tǒng)對DDR2 SDRAM 存儲模塊VD2D4G72XB191XX3U6 的直流參數(shù)、交流參數(shù)和功能覆蓋性測試的方案。

1 MagnumII 存儲器測試系統(tǒng)[2]

Magnum II 存儲器測試系統(tǒng)是Teradyne 公司生產(chǎn)的存儲器專用測試系統(tǒng)，每個Site Assembly Board 具有128 數(shù)字通道，每個測試通道均有獨立的時序和電平。Magnum II 測試系統(tǒng)有著強大的算法向量生成器APG（Algorithmic Pattern Generator），最大能夠支持24 bit行選、24 bit 列選、36 bit 數(shù)據(jù)位寬和18 個片選。

2 VD2D4G72XB191XX3U6存儲器結(jié)構(gòu)

VD2D4G72XB191XX3U6 的拓撲結(jié)構(gòu)如圖1 所示，內(nèi)部采用5 片ISSI 公司生產(chǎn)的IS43DR16640B 芯片，單顆芯片容量為64 M×16 bits，分3 層進行疊裝，通過灌封、切割、金屬化、激光雕刻等工序生產(chǎn)而成。內(nèi)部5 個芯片的片選（#CE）、地址總線[A12：0] 合并引出，數(shù)據(jù)總線DQ[71：0] 并聯(lián)引出，將5 片數(shù)據(jù)寬度為16 bit的芯片擴展成為72 bits 的存儲模塊，其主要特性如下：

● 總?cè)萘浚?G bit;

● 工作電壓：1.8 V±0.1 V;

● 數(shù)據(jù)寬度：72 bit;

● 時鐘頻率：333 MHz;

● BL：4，8;

3 初始化

DDR2 SDRAM 產(chǎn)品在上電使用前需進行初始化，并對模式寄存器（Mode Register）進行配置，確定所需要的突發(fā)長度（Burst Length）、突發(fā)類型（BurstType）、CAS 延時等。初始化時需遵循以下步驟[3]：

Step1：上電后保持CKE 和ODT 低電平，VDD 電壓上升時間應小于200 ms;

Step2：保持穩(wěn)定時鐘;

Step3：電壓穩(wěn)定不少于200 us 后，CKE 才能置為邏輯高電平，同時發(fā)送NOP 或Deselect 命令;

Step4： 等待400ns， 等待時只能發(fā)送NOP 或Deselect 命令，發(fā)送Precharge All 命令;

Step5：配置EMR2;

Step6：配置EMR3;

Step7：配置EMR 使能DLL;

Step8：配置MR，復位DLL;

Step9：發(fā)送Precharge All 命令;

Step10：發(fā)送兩次以上的Auto-Refresh 命令;

Step11：配置MRS，A8 = 0;

Step12：等待200 個周期，執(zhí)行OCD 校準;

Step13：DDR2 SDRAM 產(chǎn)品初始化完成。具體時序見下圖：

4 直流參數(shù)測試

直流參數(shù)測試主要包括：開/ 短路測試（O/S）;連通性測試（continuity），通過測試每個引腳內(nèi)部保護二極管的管壓降是否正常來判斷引腳的連通性是否正常，一般來說測試時必須先進行連通性測試;輸入漏電流（ILIH/ILIL）和輸出漏電流（ILOH/ILOL）是在電源電壓為0 時，輸入引腳和輸出引腳施加高電平和低電平的電流，該電流反映的是引腳之間的直流阻抗;IDD 測試的是芯片工作時或休眠時消耗的電流，該電流反映的是芯片的功耗;輸出高/ 低電平測試（VOH/VOL）測試的是DQ 引腳在輸出高電平和輸出低電平時的電壓大小。

5 交流參數(shù)測試

交流參數(shù)表征的是芯片的工作性能，一般用搜索法來測試交流參數(shù)，下面以在Magnum 2 測試系統(tǒng)上測試tAC 參數(shù)為例來介紹測試機如何進行交流參數(shù)的測試，tAC 時鐘上升沿到數(shù)據(jù)輸出延時（Address to OutputDelay），該參數(shù)越小則產(chǎn)品響應速度越快。

搜索法的具體思路為假設(shè)t0 時刻地址有效，隨后在t0+tSTEP 進行讀數(shù)據(jù)，如果讀取成功，則tAC = t0+tSTEP，如果讀取失敗則在t0+2tSTEP 時讀取數(shù)據(jù)，如此循環(huán)直到讀取成功為止。搜索法比較簡單，tSTEP 的大小決定了測試的精度，如果tSTEP 設(shè)置的比較小，那么測試耗用的時間勢必較長。

測試前現(xiàn)將芯片裝載到測試夾具上，然后將夾具安裝到測試系統(tǒng)的測試板（Loadboard）上，見圖7。Magnum 2 的測試軟件是在VC 下編寫的，文件pin_assignments.cpp 中定義芯片的各引腳，并定義引腳與Magnum 2 系統(tǒng)測試通道的連接關(guān)系，這樣就實現(xiàn)了芯片與測試系統(tǒng)的連接。在文件voltage.cpp 中定義電源電壓、輸入高低電平的電壓值以及DQ 引腳的負載電流，文件timing.cpp 中定義的是各引腳在每個周期（Cycle）中的波形，文件pin_scramble.cpp 中定義的是各引腳與向量生成器（APG）的連接關(guān)系，以上就完成了交流測試前的配置工作。

芯片的功能是邏輯向量（logic pattern）來實現(xiàn)的，在VC6.0 下向量代碼如下圖所示。

不同于EEPROM、SRAM、MRAM 器件，DDR2SDRAM 器件在進行讀寫操作前需先對目標行（Row）進行激活（Active）。激活完成后發(fā)送讀命令和地址，等待CAS 延遲后才能讀取數(shù)據(jù)，讀時序圖見圖12。

圖9 為搜索法的測試代碼，該代碼中設(shè)置測試周期為200 ns，搜索步長為1 ps，搜索范圍為1 ns～2.5 ns，如果測試通過則停止搜索。搜索法簡單方便，是一種常用的交流參數(shù)測試方法，如果精度要求不高，則步長可以適當加長以提高測試效率。

6 功能測試

存儲器的功能算法有多種，如全0、全1、棋盤格、反棋盤格、累加數(shù)、march 等等，不同的算法檢測的故障不同，測試的覆蓋性不同，耗用的時間也不同，可以根據(jù)測試的目的來選擇。

以棋盤格算法為例對產(chǎn)品進行功能測試，表1 為棋盤格算法向量表。由表1 可知，每個存儲單元存儲的數(shù)據(jù)與周圍存儲單元存儲的數(shù)據(jù)互為反碼，因此在讀寫時，每個周期（cycle）DQ 管腳的電平都改變一次。

存儲在進行操作時，應該嚴格按照時序圖來進行。圖10 為產(chǎn)品的寫時序圖，命令、地址和數(shù)據(jù)均在時鐘上升沿被鎖存。

寫操作的向量代碼如圖11 所示，與圖8 中的讀操作類似，在進行寫操作前，需要先對目標行進行激活操作，并等待tRCD 時間后才能進行寫操作。

7 測試結(jié)果

表2 所示為產(chǎn)品的參數(shù)標準以及實測結(jié)果，由表2的測試結(jié)果可知，在規(guī)定的測試條件下實測結(jié)果均在標準范圍內(nèi)，證明了測試方法的正確性。

8 結(jié)論

本文介紹了Magnum 2 測試系統(tǒng)和產(chǎn)品存儲器，提出了一種測試產(chǎn)品存儲器的測試方法以及測試代碼的編寫，并對該存儲器的連通性、直流參數(shù)、交流參數(shù)和功能進行了實測，驗證了測試正確性。