集成电路测试技术与实践 课件 1集成电路测试技术概论

测试技术概论主要内容集成电路测试技术与实践课程体系01集成电路测试平台集成电路测试软件集成电路测试技术与实践教学的重要性020405项目制实验06其他典型电路测试技术07集成电路制造与测试03集成电路测试技术与实践教学的重要性集成电路测试技术与实践教学的重要性供给端：高校每年毕业生3-4.5千，认证及内训新增2-3千，总供给5-7.5千/年。核心矛盾：需求增速显著高于供给能力，人才缺口持续扩大。需求端：2023年从业者6-8万，年均增长15%-20%，2025年需求预测8-12万。1.人才规模与增长趋势2.技术与成本压力技术复杂度3nm/2nm先进制程、3D封装、Chiplet等技术趋势，带来了多维度、跨层级的测试难题，对测试策略和算法提出更高要求。成本占比高企测试成本已占芯片制造成本的30%-50%，且随着制程演进持续攀升。高端芯片对缺陷率要求严苛，通常需达到<1ppm级别。设备协同挑战需高速数字测试机、高精度探针台、先进射频测试设备等协同工作，才能有效支持复杂芯片的全面功能和性能测试。半导体测试成本占制造成本比例40%测试成本集成电路测试技术与实践教学的重要性

3.国产化与技能需求国产化压力高端ATE、EDA工具受制于人核心技能先进工艺、异构集成、测试经济学、可靠性、AI算法企业案例长川科技、深科达等加速国产替代集成电路测试技术与实践教学的重要性

4.实践教学进行人才培养知识巩固通过实践教学将抽象的集成电路测试理论知识具象化。技能培养熟练使用各种专业仪器设备。素养提升通过实践教学为学生提供创新平台，学生可以尝试新的测试思路、方法、技术。集成电路测试技术与实践教学的重要性

集成电路制造与测试课程目标1：了解集成电路测试技术的发展现状和发展趋势，明确集成电路测试在集成电路产业中的重要性；课程目标2：熟练理解和掌握集成电路测试的基本概念、工作原理、测试方法、测试流程及测试系统的组成及功能，并能够对测试过程中获取的数据进行收集、整理、分析和解释，从而得到合理有效的结论；课程目标3：通过对经典芯片的电学参数和功能的测试，并能够结合实际电路进行分析，强化学生定义问题、分析问题和解决问题的能力培养；课程目标4：通过项目制实践课程学习，培养学生的独立分析与解决复杂工程问题能力和创新能力，并培育学生的产业经济知识、科学精神、创新精神和工匠精神等。集成电路测试技术与实践课程体系1.课程目标集成电路测试技术与实践课程体系毕业要求对应的毕业要求指标点课程目标1.工程知识：掌握本专业所需的数学、自然科学、工程基础和电子信息工程的专业知识，能将上述知识用于解决集成电路测试领域的复杂工程问题。指标点1-2：能够运用恰当的数学、物理模型对集成电路测试复杂工程问题进行建模，保证故障模型的有效性，满足工程计算的实际要求。课程目标3.通过对经典芯片的电学参数和功能的测试，并能够结合实际电路进行分析，强化学生定义问题、分析问题和解决问题的能力培养3.设计/开发解决方案：能够针对集成电路测试复杂工程问题提出解决方案，设计满足特定需求的测试方案，并能够在实践环节中体现创新意识；能够有效优化提升测试效率。指标点3-2：能够针对特定需求完成系统、模块的软件设计、硬件设计。课程目标4.通过项目制实践课程学习，培养学生的独立分析与解决复杂工程问题能力和创新能力，并培育学生的产业经济知识、科学精神、创新精神和工匠精神等。4.研究：能够基于科学原理并采用科学方法，对集成电路工艺、设计与制造或工程领域复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。指标点4-2：能够对实验数据进行收集、整理、分析和解释，运用统计学方法和专业知识得出可靠的研究结论，并能够撰写规范的学术论文或研究报告，展示研究成果和创新点。课程目标2.熟练理解和掌握集成电路测试的基本概念、工作原理、测试方法、测试流程及测试系统的组成及功能，并能够对测试过程中获取的数据进行收集、整理、分析和解释，从而得到合理有效的结论；2.课程目标与毕业要求的对应关系集成电路测试技术与实践教学的重要性1.芯片制造：从沙子到晶圆集成电路制造与测试2.晶圆测试（ChipProbing）集成电路制造与测试2.晶圆测试集成电路制造与测试

目标1、筛出问题Die2、降低封装成本3、保证芯片质量

硬件1、探针台（Prober）2、探针卡（Probecard）3、测试机台(Tester)4、设备接口板（DIB）5、针塔（PogoTower）/直接对接（DirectDocking）6、机械臂

软件1、晶圆测试程序（Prober）2、根据测试结果分Bin，生成Map，并良率统计。3.芯片封装（Packaging）集成电路制造与测试4.成品量产测试（FinalTest）集成电路制造与测试4.成品量产测试集成电路制造与测试

目标1、筛出问题器件2、保证芯片质量

硬件1、分选机（Handler）2、测试机台(Tester)3、设备接口板（LoadBoard）4、测试夹具（Socket）5、机械臂

软件1、量产测试程序（Prober）2、测试结果分析，并良率统计。5.测试贯穿集成电路制造与测试6.核心价值集成电路制造与测试设计验证与优化​​

测试数据暴露设计薄弱点（如时序冲突、功耗超标），推动设计公司修正RTL代码或布局布线方案。​​

工艺反馈闭环​​

测试结果与制造参数关联分析，实现工艺精准调控：参数测试发现阈值电压（Vt）漂移→调整氧化层厚度；速度测试失败（时序违例）→优化掺杂浓度或退火工艺。早期故障拦截若故障芯片流入电路板或整机系统，修复成本将指数级增长。CP测试节省无效封装成本（单颗封装成本可达芯片成本的5–10倍）；FT测试避免故障芯片流入终端，减少召回损失。优化制造良率​​

测试数据反馈至设计与制造端，驱动工艺改进：监控晶圆工艺参数，定位产线异常；失效模式分析指导Fab厂调整离子注入浓度、金属层厚度等参数，提升良率。

缺陷检测与筛选通过功能测试、结构测试、参数测试等方法，识别制造过程中的短路、断路、参数漂移等故障。晶圆测试在封装前剔除不良晶粒，避免无效封装成本；封装后测试排除封装引入的损伤。极端环境可靠性验证​​

通过温度循环、高湿高压、老化测试、寿命后测试等筛选实验，暴露“早夭”故障，确保芯片在医疗、航天、汽车电子等高可靠性场景中的长期稳定性。质量成本技术集成电路测试平台1.IECUBE-3839集成电路测试平台集成电路测试平台集成电路测试平台2.IECUBE-3839集成电路测试平台特点完备的测试资源：集成多种测试必备仪器，支持多种典型测试对象（模拟、数字、存储、混合信号等）的实验。开放的测试接口：设置有与集成电路测试行业接轨的自动化测试区域，可接入DUT测试板；同时平台还保留了测试仪器外接接口，与专门设置的开放面包板区域配合。高效便捷的测试操作：内置主板以及Windows10操作系统，用户只需外接显示器，即可操作仪器完成测试，保持小体积的同时极大程度上减少外设依赖。友好的操作界面：采用类似传统台式仪器的交互逻辑，界面直观易用，降低学习门槛，同时保留专业级操作体验。灵活的开发工具：支持多种软件开发工具链，包括Python、C、LabVIEW等。平台也为LabVIEW编程提供了各个仪器调用的范例程序。3.设备功能和接口集成电路测试平台4.接口功能集成电路测试平台类型序号名称类型序号名称仪器接口功能1逻辑分析仪接口功能9接口板插槽2示波器10面包板3信号源11仪器开关4触发信号12抽屉5数字码型仪13紧急开关6可编程电源7数字万用表8辅助电源输出14数字IO集成电路测试软件1.仪器软面板集成电路测试软件集成电路测试软件

•通过模拟输入通道捕获信号，每通道均为8位分辨率。• 支持350MHz带宽及1.5GS/s采样率。• 提供多种触发模式（边沿、脉宽等）。（1）示波器集成电路测试软件

•输出可编程模拟电压波形，支持正弦波、三角波等基础波形。• 支持导入Excel生成的自定义样本数据，实现复杂波形输出。（2）信号源集成电路测试软件

•三路独立输出：• 0–6V（最大3A）• 0–25V（最大1A）• 0–-25V（最大1A）• 集成硬件回读功能，实时监测电压/电流。（3）可编程电源集成电路测试软件

•CATII安全等级，支持电压、电流、电阻、通断测试等。（4）数字万用表集成电路测试软件

• 通过8个专用数字I/O引脚模拟用户交互设备。• 在WaveForms界面中直接控制虚拟外设（5）扩展IO集成电路测试软件

• 32个数字输入通道，采样率1GS/s。• 阈值可配置（0–2V），兼容5VTTL逻辑标准。• 协议解码：支持SPI、I²C、UART、CAN、I²S等总线协议。（6）逻辑分析仪集成电路测试软件

• 生成各种数字波形，恒1/恒0、时钟脉冲等。• 自定义设置周期。（7）数字码型仪集成电路测试软件

• 生成操作记录以及时间。• 生成文本。（8）操作记录2.参数测试软件集成电路测试软件集成电路测试软件

步骤1：插入ADCDUT板。步骤2：打开IECUBE-3839集成电路参数测试实验软件。步骤3：选择ADC参数测试，出现左图所示界面。步骤4：点击LSB&FSR。3.参数测试示例集成电路测试软件

步骤5：根据连接的设备选择机台。步骤6：+6V电压源通道电压设置为5V。步骤7：信号源幅值设置为5.2V，频率5kHz。步骤8：逻辑分析仪通道选择仪器所对应的通道d0:7（选择方法：选择d0，然后将光标移动至末尾输入:7。冒号为英文冒号）3.参数测试示例集成电路测试软件

步骤9：点击START按钮，即可产看测试结果。3.参数测试示例4.LabVIEW调用IECUBE-3839仪器示例

将会用一个LabVIEW编程实例来演示如何使用LabVIEW调用IECUBE-3839的仪器，以应对后续自动化测试实验过程中的LabVIEW编程。

本实例内容为调用IECUBE-3839的信号发生器发出一个波形，用BNC连接线将信号发生器和示波器连接起来，然后调用示波器将接收到的信号显示出来。

集成电路测试软件集成电路测试软件

步骤1：打开LabVIEW。步骤2：在程序框图中点击右键，在测量I/O选择VirtualBench，可以看到所有的测试模块。4.LabVIEW调用IECUBE-3839仪器示例集成电路测试软件

步骤3：点选FGEN-Initialize，这个VI是建立与设备的通信，需要在程序的每个会话前调用；（可以按Ctrl+h呼出即时帮助，在帮助栏内看此VI的详细说明）。4.LabVIEW调用IECUBE-3839仪器示例集成电路测试软件

步骤4：将Standard（配置仪器输出标准波形）、Run（将信号发生器从停止状态转换为运行状态）、Close（停止信号发生器并释放期间获得的所有资源）相继拖出放入程序框图中，同样也需要把示波器的相关VI拖出放入程序框图，如左图所示。4.LabVIEW调用IECUBE-3839仪器示例集成电路测试软件

步骤5：在FGENInitialize左侧有DeviceName（指定要初始化的设备的名称）、Reset（设备初始化后是否复位。）、errorin（描述运行此VI或函数之前发生的错误条件），右侧为InstrumentHandleOut、errorout，右键DeviceName创建输入控件（也可以创建常量，只是常量无法在前面板上显示），这样就会在前面板上出现一个控件，可以用来选择设备，它会自动识别PC上连接的设备ID，然后再右键errorin创建显示控件，如左图所示。4.LabVIEW调用IECUBE-3839仪器示例集成电路测试软件

步骤6：在FGENStandardVI上可以看到设置波形的各种参数，波形类型、频率、幅值、占空比、DC偏移，用上面同样的方法创建它们对应的输入控件。4.LabVIEW调用IECUBE-3839仪器示例集成电路测试软件

步骤7：MSOAnalogVI（配置指定模拟通道的配置信息）的输入端分别有选择示波器通道、使能通道、垂直范围、垂直偏移、探头衰减、耦合设置。步骤8：将以上参数都按照步骤6的方式来进行配置，除此之外需要在前面板上创建一个波形图，用于显示收到的波形，然后将这些VI分别通过连线连接起来，如左图所示。4.LabVIEW调用IECUBE-3839仪器示例4.LabVIEW调用IECUBE-3839仪器示例集成电路测试软件完整的程序框图集成电路测试软件

步骤9：优化前面板的控件布置，在前面板的输入控件内输入波形的参数，如左图所示，点击前面板左上角的运行按钮（向右的箭头），通过示波器右下角的图形工具选板，缩放示波器的图形就可以看到示波器采集到的数据了。4.LabVIEW调用IECUBE-3839仪器示例项目制实验项目制实验其他典型电路测试技术1.SoC芯片测试技术其他典型电路测试技术SoC是一种将整个系统的功能集成在一个芯片上的集成电路技术。SoC芯片将一个完整系统的主要功能模块，如CPU、GPU、内存、通信模块、各种接口等集成在一个芯片上，实现了从处理器、存储器到各种外设的高度集成化，具备独立运行和完成复杂系统功能的能力，是一种更高层次的集成电路设计概念和技术。其他典型电路测试技术

CS32A010是芯海科技推出的一款高性能SoC芯片，芯片内置24位高精度SD-ADC，采用32位ARMCortex-M0内核、内置12位DAC、低温漂基准源、电源管理、低失调运放、16bit定时器、LED驱动、恒流源和恒压源输出等功能模块。另外CS32A010内置64KBytesFlash和8KBytesSRAM，最高工作频率24MHz，芯片还提供标准的通信接口(I2C、SPI和UART)。（1）CS32A010芯片内部结构其他典型电路测试技术

1）I2C接口功能测试2）SPI接口功能测试3）GPIO特性4）时间参数5）电源及基准电压

6）功耗（2）CS32A010主要测试参数测试参数其他典型电路测试技术

测试系统主要分为三部分，测试设备产生数字激励信号（DigitalPattern）或者模拟激励信号（AWG/PWR），激励信号施加到被测对象，测试设备直接采集测试响应（数字信号由逻辑分析仪，模拟信号由示波器/DMM/PWR）或者由软件通过相应协议（如SPI）采集测试信号并通过测试软件分析结果。（3）测试系统其他典型电路测试技术

主要包括测试芯片CS32A010，模拟电压采样电路（DMM/PWR），电流采样电路（DMM/PWR），供电电路（PWR），接口以及控制电路(DIO)，数字采样电路（LogicAnalyzer），信号源（AWG），模拟采样电路（Scope），继电器切换电路组成。可编程电源为DUT供电，信号源产生测试模拟激励信号，数字IO产生数字激励信号（DigitalPattern以及数字控制信号），激励信号施加到被测对象，测试设备直接采集测试响应（数字信号由逻辑分析仪获取，模拟信号由示波器/DMM/PWR获取）。（4）DUT板（5）测试系统搭建其他典型电路测试技术2.MEMS芯片测试技术其他典型电路测试技术

MEMS（Micro-Electro-MechanicalSystems，微机电系统），是一种将微机械技术与微电子技术相结合的多学科交叉的前沿技术领域。MEMS将微机械技术与微电子技术相结合，在一个微小的芯片上集成机械元件、传感器、执行器和电子电路等多种功能部件，形成系统。它不仅包含了电子电路部分，还涉及到微机械结构和物理传感器等非电子元件。其他典型电路测试技术

ADXL350是ADI推出的业界首款MEMS加速度计，是一款具有高分辨率（固定10位，最高13位）和高达±8g的可选测量范围的小尺寸薄型低功耗3轴加速度计。ADXL350提供业界领先的温度性能，保证了温度范围内的最低/最高失调规格。数字输出数据为16位二进制补码格式，可通过SPI（3线或4线）或者I2C数字接口访问。（1）ADXL350芯片内部结构（2）ADXL350主要测试参数其他典型电路测试技术1）三轴数据读取测试2）量程设置与切换测试3）数据输出速率设置测试4）振动测试5）零点偏置测试6）灵敏度测试其他典型电路测试技术

测试系统主要分为三部分，测试设备产生激励信号，激励信号施加到被测对象，测试设备直接采集测试响应或者由软件通过相应协议（如SPI）采集测试信号并通过测试软件分析结果。（3）测试系统其他典型电路测试技术

主要包括测试芯片ADXL350，输入控制电路，时钟同步电路，输出采样电路，供电电路组成。可编程电源为DUT供电，信号源输出时钟信号，同步输入以及输出，数字IO用于输出控制信号，逻辑分析仪用于采集输出数据。（4）DUT板（5）测试系统搭建其他典型电路测试技术3.专用芯片测试技术其他典型电路测试技术

专用集成电路（Application-SpecificIntegratedCircuit），即ASIC芯片，是一种按照特定用户要求、特定应用场景或特定电子系统的功能需求专门设计制造的集成电路。与通用芯片不同，通用芯片面向多种任务，而专用芯片更加专注于特定用途，像专用的音视频处理器，手机基带芯片，专用电力芯片，汽车控制芯片以及很多专用的AI芯片等都属于ASIC芯片的范畴。专用芯片面向特定用户的需求，在批量生产时与通用集成电路相比，具有体积更小、功耗更低、可靠性提高、性能提高、保密性增强、成本降低等优点，能助力电子元件朝着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性等方面迈进。其他典型电路测试技术

RN8209D是锐能微推出的单相多功能防窃电专用计量芯片，采用+5V/3.3V电源供电，模拟电源引脚（AVDD）和数字电源引脚（DVDD）的正常应用范围均为4.5V-5.5V，功耗典型值为15mW（5V供电）、8mW（3.3V供电），内置1.25V±1%参考电压。电流通道A、B以及电压通道的正、负模拟输入引脚采用完全差分输入方式，正常工作最大输入Vpp为±700mV，最大承受电压为±6V。（1）电力计量芯片RN8209D芯片内部结构（2）RN8209D主要测试参数其他典型电路测试技术1）有效值2）有功功率3）无功功率4）基波频率其他典型电路测试技术

测试系统主要分为三部分，测试设备产生激励信号，激励信号施加到被测对象电压/电流检测端，测试设备选择不同寄存器，直接采集测试响应或者由软件通过相应协议（如SPI）采集测试信号并通过测试软件分析结果。（3）测试系统其他典型电路测试技术

主要包括测试芯片RN8902D，电压采样，电流采样，