混合信号测试理论在生产测试中应用的研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 混合信号测试理论在生产测试中应 用的研究 【摘 要】随着半导体制造和信 息技术等相关高科技产业技术的日趋成 熟，在一个芯片上几乎可以包含一个完 整的系统（SOC） 。客户对 IC 芯片的质 量也提出了更加苛刻的要求，混合信号 IC 测试技术因此变得异常复杂和重要。 在保证测试精度的前提下，缩短测试时 间、优化测试方法可大大降低成本，提 高生产效益。基于此，本文就对混合信 号测试理论在生产测试中的应用进行研 究。 中国论文网 /1/view-12947128.htm 【关键词】混合信号测试；理论 生产；应用 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 一、 导言 早在上个世纪 80 年代，集成电 路都是以“混杂 ”（hybrid）的形式存在， 这种电路十分难于制造和测试。而随着 数字信号处理（DSP ）技术在芯片测试 中的应用，混合信号测试开始变得更加 快速和精确。基于 DSP 技术的测试方 法开始为产生和测试混合信号提供一种 更加通用的方法。把 DSP 技术和傅立 叶分析综合应用起来是创造出快速、可 重复性和精确测试结果的关键所在。 二 、混合信号测试系统的发展 现状 混合信号测试技术是随着半导体 产品的发展而发展的。根据半导体产品 的应用领域、功能要求、封装类型的不 同，测试设备有着不同的发展方向。混 合信号芯片测试所必须的测试设备主要 有三个：测试机、自动分拣机和测试板。 混合信号测试所必须的软件环境要素主 要有：测试程序、通讯程序和统计程序。 半导体产品按其应用和功能要求一般可 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 分为三类：数字器件、模拟器件和数字 模拟混合器件。由于不同种类器件测试 要求的物理硬件不同，Tester 相应地也 就分为：数字信号测试机、模拟信号测 试机和数模混合信号测试机。 三 、基于 DSP 的混合信号测试 基于 DSP 的测试取决于信号从 连续的时域到相应频域表示的转换。对 时域信号采样，将其转换为离散的时间 连续的电压信号，对离散模拟信号作量 化并存储，然后采用快速傅立叶变换或 离散傅立叶变换将数字信号转换为频域 信号。随着 DSP 技术在芯片测试中的 应用，混合信号测试变得更加快速和精 确。这种方法开始并将继续为生成和测 试混合信号提供一种更加通用的方法。 把 DSP 技术和快速傅立叶变换理论综 合应用起来是创造出快速、可重复性和 精确测试结果的关键所在。现代混合信 号测试方法，不仅应用于混合信号器件， 还应用于纯模拟器件。测试的目的是检 测出有缺陷的器件，获得改善制造工艺 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 成品率的方法，从而降低器件的制造成 本。理想的测试是留下所有合格的器件 和淘汰所有不合格的器件。但是理想的 测试是非常昂贵和耗时的，因此实际的 测试中要求最小化通过的坏器件数和淘 汰的好器件数。最常见的混合信号芯片 有：模拟开关，其晶体管电阻随着数字 信号变化；可编程增益放大器，能用数 字信号调节输入信号的放大倍数；数模 转换电路，将数字信号变成物理的模拟 信号；模数转换电路，将实际的模拟信 号转变成噪声干扰小、易于处理的数字 信号；锁相环电路，常用于生成高频基 准时钟或者从异步数据流中恢复同步时 钟。 四、 基于 DSP 的测试技术与传 统模拟测试技术的比较 传统模拟 AC 测试方法存在以下 几个问题。第一，在多频率测试情况下， AC 参数的测量是相当慢的。例如，在 频率响应测试中，必须分别测量每一个 频率，这将导致较长的测试时间。第二， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 传统的模拟仪器不能测量基频中存在的 失真。测试时，必须采用陷波滤波器来 将基频滤掉，这将大大增加测试硬件的 复杂性。第三，传统的模拟测试方法在 测量 RMS 噪声与 RMS 信号时，使结果 变得不可重复，除非采用平均或者带通 滤波方法。针对以上出现的实际测试技 术问题，20 世纪 80 年代初期，ATE 工 业广泛采纳了一种新的 AC 参数的生产 测试方法，这种新的测试方法称为基于 DSP 的测试方法。与采用 RMS 伏特计 测量 AC 参数的传统方法相比，基于 DSP 的测试方法是一种更快、更准确、 可重复测量的有效方法。这也要求混合 信号测试工程师必须有很深厚的数字信 号处理的理论基础，以支持混合信号电 路的测试开发。 综上，基于数字信号处理 （DSP）的测试技术克服了模拟测试仪 器的限制，与传统的模拟测试技术相比 有许多优势：精度高；由于模拟波形经 数字信号处理后，尽早地被数字化， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 DSP 测试仪的串扰、噪声和信号漂移大 大减小。并且把各个频率的信号分量区 分开来（也就是能把噪声和失真从测试 频率或者其它频率分量中分离出来） ， 采样集合的误差远小于单个采样的误差， 因此基于 DSP 的 ATE 通常比纯模拟测 试设备大大提高了测试的精度和可重复 性。速度快；基于 DSP 测试仪采用 1 个继电器开关周期、1 个采样周期和 1 个建立时间可获得 1 个被测器件 （DUT ）的采样集。那么，采用离散傅 立叶变换或者快速傅立叶变换分析可产 生许多不同的仿真的模拟测试设备测量。 DSP 测试仪消除了模拟 ATE 本身所固 有的滤波器建立时间；同时，实现并行 参数测试，极大地减少测试时间。操作 容易；在基于 DSP 的 ATE 中，测试是 可重复的，因为其中大多数是数字的， 而不是模拟的。DSP ATE 的校准比较简 单，减少了维护费用。模型化方便； DSP ATE 比纯模拟 ATE 可更容易模型 化无缺陷的和有缺陷的器件。更多的测 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 量信息；DSP ATE 为期望的参数提供附 加的信息，即 DSP 峰值监测器不仅报 告峰值，而且及时报告峰值的位置。处 理能力更强；能使用很多数据处理函数， 比如说求平均数、均方根等，对混合信 号测试非常有用。体积和功耗小：通用 DSP ATE 比传统模拟 ATE 体积小、便 易且功耗小。 五 、总结 在计算机和通信行业，芯片测试 是商业的一个重要部分，客户需要以合 理的价格得到可靠的产品。在激烈的市 鼍赫中，客户完全可以通过选择最 好的产品使自己受益。要想在