NT25L59芯片测试报告

1、华中科技大学研究生课程考试答题本考生姓名考生学号系、年级光学与电子信息学院14级类别微电子学与固体电子学考试科目VLSI测试技术考试口期一2014年11月16口题号得分题号得分总分：评卷人：注：1、无评卷人签名试卷无效。2、必须用钢笔或者圆珠笔阅卷，使用红色。用铅笔阅卷无效。NT25L59芯片测试报告一、VLSI测试技术概论电子测试技术，就是应电子产品设计和制造的需求而产生和发展起來的、有着四十多年历史的一个应用科学领域。电子产品从质量和经济两个方面受益于测试技术的发展和应用。质量和经济实际上是一个产品不可分割的两个属性。最优化的质量，意味着以最小的成本满足了用户的需求。一个好的测试过程能够在

2、次品到达用户手中之前把它们淘汰出來。生产这些次品的费用往往会被转嫁到好产品的出售价格中，如果次品太多，那么少数好产品的价格就会过于昂贵。如果一个电子产品的设计工程师不能深刻理解产品的制造和测试过程背后的物理原理，很难想象他能设计出高质量的产品來。一个电子产品的设计是从确定用户需求开始的，用户需求来自于某项特殊应用需要完成的功能。根据用户需求书写产品规范,它一般包括以下内容：功能定义（输入输出特征）、操作特征（功耗、频率、噪声等）、物理特征（例如封装）、环境特征（温度、湿度、可靠性等）以及其他特征（成本、价格等）。有了详细的功能规范，就可以开始具体的设计了，它也分为几个阶段。第一个阶段是体系结构

3、设计，即为实现目标功能制定一个由若干可实现的功能块构成的系统级结构。第二个阶段称为逻辑设计，进一步将各功能块分解成逻辑门。最后是物理设计，用物理器件（例如晶体管）來实现逻辑门，产生一个芯片版图。物理版图被转化成光掩模，送到硅片制造生产线上加工成芯片。在加工过程中，材料的不纯和缺陷、设备的不完善以及人为的失误等等都是引起故障的原因，因此芯片制造出來后的生产测试是必不可少的。测试的另一个重要功能是制造过程诊断（processdiagnosis）o对每个故障芯片，必须分析引起故障的原因是由于制造过程的问题、还是设计或者测试本身的问题、甚至可能一开始制定规范时就有问题。对故障芯片的分析称为失效模式分析

4、（failuremodeanalysis,简称FMA）,可以有许多不同的测试手段，包括使用光电显微镜检查确定失效原因以改进工艺过程。根据测试对象，可以把测试分为功能测试和结构测试两大类。功能测试针对电路实现的功能进行测试，往往需要大量的测试数据，例如一个10输入的与门，它的完全的功能测试需要210个测试向量。何况大多数现代电路的规模非常大。因此在芯片测试时如果使用功能测试会使得测试成本难以承受。此外，对一个复杂的功能，如果不用穷尽测试，其测试效果难以衡量。但是功能测试在设计验证时非常必要。在假定设计正确的情况下，测试只考虑制造过程中引进的缺陷。结构测试基于电路的结构（门的类型、连线、网表等）进

5、行测试，通过芯片的输出管脚观察内部信号的状态。它的最大好处是可以开发各种测试产生算法自动地对电路产生测试向量，并且能够有效地评估测试效果。近几年來我国集成电路产业如雨后春笋般蓬勃发展，各地纷纷建立集成电路设计中心，国家也出台了一系列有利于集成电路产业发展的政策。相应的，与设计密切相关的测试技术日益受到重视。国际上著名的测试仪厂商AgilentSchlumbergerTeradyne等的主流测试仪已经或正在向国内引进。提供测试支持的企业和公司在北京、上海等地也逐渐多了起來。如今越來越多的中国人深刻感受到国外电子产业早就建立的根深蒂固的观念：在芯片设计、验证和投入市场等各个阶段，测试发挥着关键性的

6、、必不可少的作用。VLSI测试技术的发展必须适应不断发展的设计和制造技术，电子测试领域的专家学者每年要举办一些规模相当大的国际会议以及为数众多的研讨会，探讨随着集成电路工艺的发展，测试技术所面临的关键问题和新的挑战。如今，VLSII艺日趋复杂，人们已经能够将1亿晶体管放在一个芯片上，并且力图使片上的时钟频率超过lGHzo这些趋势对芯片测试的成本和难度都产生了深远的影响。二、NT25L59芯片1.NT25L59芯片介绍社会化信息的进程和人们对获取信息的追求推动者信息产业，尤其是以光纤为网络的超高速干线数字通信系统的迅速发展。近年來，以光波为载体、光纤为传输媒质的光纤通信异军突起，发展的十分迅速，

7、已成为信息高速公路的主体。光纤通信具有容量大、传输距离远、节省能源、抗干扰、抗辐射等诸多优点，因此开发具有自主知识产权、用于光纤传输的高速集成电路对我国信息化建设具有重大意义。前置放大器(TransiinpedanceAmplifier)是光接收机的关键部分，其作用是将光检测器输出的微弱电流脉冲信号转换成一定的电压脉冲信号。由于其输入信号非常微弱，因而要求具有低噪声的特性；为了保持较高的灵敏度以降低误码率，要求前置放大器具有较高的增益；为了使高速光接收机在给定的速率上正常工作,要求前置放大器具有适当的带宽。虽然近十几年世界范围内的光纤通信系统的研究开发工作取得了极大的进步，但我国在这方面的研究

8、工作一直处于比较落后的状态，光纤通信设备中使用的芯片主要依赖进口，如何开发出自主的光通信系统，研制出具有较高性能的用于光通信系统的集成电路芯片，是我国集成电路研究和设计人员面临的一个迫切的任务和责任。NT25L59是一种高灵敏度跨阻放大器(TIA),具有自动增益控制(AGC)功能，使用低生产成本纯CMOS工艺。AGC具有超过33dB的动态工作范围，该高性能高灵敏度TIA设计可以满足2.5Gbps应用。该芯片的示意图如图1所示：图1Pad引脚名称功能1PINA信号输入，接光电二极管阳极2MON光电二极管显示器输出3VDD电源4DOUTB反转数据输出接口5GND接地引脚6MPOL控制MON输出的极

9、性7DPOL控制DOUT/DOUTB的输出极性8GND接地引脚9DOUT未反转数据输出接口10VDD电源11MON光电二极管显示器重复输出12PINK光电二极管阴极连接2.NT25L59芯片测试NT25L59芯片是一款高频率，宽动态范围，带有电流监控的光接收器芯片。它可以将光信号转化为电信号，并且带有信号反转功能。测试方案：带宽测试该芯片要求能通过2.5Ghz的信号，带宽至少为1.5G11Z,并且小信号输入与大信号输入的增益差大于33dB。分别对输入小信号(luA)和大信号(2mA)情况做带宽测试,测试电路如图2所不:PINKDOUTBDOUTPINA图2其中，电容C和电流源Ipd是模拟光电二

10、极管输入，C=250Fo1.小信号带宽测试：Ipd直流信号为li】A,交流信号为1A。则仿真得到差分输出的幅频曲线图如图3所示：Av=89.76dB,BW=1.52Gliz,符合要求图32.大信号带宽测试：Ipd直流信号为2niA,交流信号为1A。则仿真得到差分输出的幅频曲线图如图4所示：Av=44.18dB,BW=2.21Gliz,符合要求ACResponsedB20WF(7DOUTEr)-VFC7D0UHW图4动态范围测试该芯片要求较宽的动态范围。PRBS电流信号由PRBS2人71电压信号控制的压控电流源生成，上升下降时间设为80ps,仿真精度选择conservative,电流pk-pk值

11、由PRBS输出的高电平值以及压控电流源vccs的gm來设置。测试电路仍如图2所示，其中Ipd为PRBS码叠加直流输入信号。小信号(5pA)PRBS信号Man仿真YO大信号(2mA)PRBS信号tmn仿真TransiemResponseeyeDiagram(VTC/DOUn-VTQDOUTn)4.8e055e-058t-10)-100-200-.000248.0006200-100-48.048.0004timeus：)从以上眼图中可以看出，在小信号和大信号输入的情况下,信号传输均具有较好的完整性，码间串扰较小。（3）信号反转功能测试该款芯片具有数据反转转换功能，可以提供灵活的线与或PCB设计功

12、能，从而避免高速PCB线路的交叉。1.DP0L引脚功能测试引脚DPOL用于控制信号极性反转，默认状态为DPOL悬空。此时DOUT和DOUTB没有极性反转。当DPOL接地，DOUT和DOUTB数据极性发生翻转。测试电路如图5和图6所示：doutQLJLrLnpiNADOUTDPOL-odout_TLTL申。INADOUTBnJlDPOL2.MP0L引脚功能测试MPOL引脚用于控制MON的极性输出。默认MPOL悬空时,MON作为电流沉输出。若MPOL接地时，MON作为电流源输岀。其测试电路如图7和图8所示：Rmonitormon|MPOL图7图8参考文献P.Maziimdei;K.Shahooka

13、r.VLSICellPlacementTeclmiquesJACMComputingSurveys,1991,23(2):144-220Bourbakis,GNikolaos,M.MortazaviAVLSIDesignDesigSynthesisMethodologyatTheTransistorLayoutLevelJ.JournalofIntegratedDesign&ProcessScience,2005,9(3):63-85A.Keimings,A.Vannelli.VLSIPlacementUsingQuadraticProgrammingandNetworkPartitioningTeclmiquesJ.InternationalTransactionsillOperationalResearch,1997,4(5):353Aieibi,Shawki,ZhenYang.EffectiveMemeticAlgoritlimsforVLSIDesign=GeneticAlgoritlims+LocalSearch+Multi-LevelClusteringJ.EvolutionaiyC