JJF 2446-2026 混合集成电路测试系统校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范混合集成电路测试系统校准规范2026-08-21发布2027-02-21实施本规范为首次发布。Ⅱ混合集成电路测试系统校准规范本规范适用于DC~1GHz频段混合集成电路测试系统的校准。2引用文件本规范引用了下列文件：GB/T17574半导体器件集成电路第2部分：数字集成电路GJB548C—2021微电子器件试验方法和程序凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。集成电路测试系统是指在集成电路生产、使用中用于产品电性能参数测试的设备。一般为数字集成电路测试系统、模拟集成电路测试系统和混合集成电路测试系统，混合集成电路测试系统测试对象是混合信号集成电路器件。混合集成电路测试系统的典型结构由数字部分和模拟部分及电源等辅助部分构成。数字部分主要负责混合电路中的数字部分的信号的测试，包括驱动/比较单元、图形发生器、时钟发生器、器件电源、精密测量单元。模拟部分主要负责模拟部分信号的建立与输出信号的获取，由波形发生单元、波形数字化单元组成。混合集成电路测试系统结构示意图如图1所示。比较单元器件电源精密测量数字信号系统波形发生单元波形数字化电路图1混合集成电路测试系统结构示意图4.1系统时钟频率4.2数字通道频率4.3驱动单元驱动电压范围：±(10mV~7V),最大允许误差：±10mV;脉冲宽度：≥1ns;上升/下降时间：≤5ns。4.4比较单元电压测量范围：±(10mV~7V),最大允许误差：±10mV。4.5器件电源单元电压范围：±(10mV~50V),最大允许误差：±0.05%;4.6精密测量单元激励电压范围：士(10mV~100V),最大允许误差：士(0.5%～1%);4.7波形发生单元幅度范围：10mV~4V,最大允许误差：±1%;注：以上技术指标仅供参考，不作为符合性判定依据。5校准条件5.1环境条件1)环境温度：18℃~26℃;2)相对湿度：20%～80%;3)电源电压及频率：(220±11)V、(50±1)Hz;4)周围无影响正常工作的机械振动和电磁干扰。2JJF2446—20265.2测量标准及其他设备直流电压范围：±(1mV~100V);直流电压范围：±(1mV~100V),最大允许误差：±0.01%;电压范围：-127dBm~30最大允许误差：±(0.2～0.5)dB。5.2.4频率计数器最大允许误差：±1×10-。带宽：大于1GHz;增益误差：1%。最大允许误差：±(0.5%～0.02%)。频率范围：应覆盖被检系统波形发生单元输出信号的三次谐波的频率范围；电平测量动态范围：≥100dB;相对电平最大允许误差：±0.2dB。频率范围：1MHz～1GHz;输出电平范围：-110dBm～20dBm;电平最大允许误差：±1.0dB。5.2.9函数信号发生器交流电压幅度：5mV~10V(峰峰值);交流电压幅度最大允许误差：±(0.5%～10%)。36校准项目和校准方法6.1校准项目校准项目见表1。表1校准项目表项目名称1外观及工作正常性检查2时钟系统时钟频率345驱动单元脉冲宽度6驱动单元上升时间/下降时间7比较单元比较单元电压89数字化波形测量单元幅度检查系统正常工作所配套附件是否齐全。校准之前，对全部系统及仪器进行外观正常性检查和通电检查，应能正常工作。按说明书要求预热，预热后，仪器运行系统自校准程序，系统显示均为合格状态。校准点应覆盖所有量程并兼顾各量程之间的覆盖性及量程内的均匀性，同时应参考被校系统说明书中对校准点的建议，并可根据实际应用情况或送校单位的要求选取6.2.3系统时钟频率校准接线如图2所示，对其时基时钟频率进行校准。将频率计的探头与系统时钟4输出相连接，探头的地端与系统的地连接，用频率计读取频率值，记录于A.1中。混合集成电路测试系统混合集成电路测试系统系统时钟频率计系统时钟频率计地图2系统时钟频率校准连接图6.2.4数字通道频率校准接线如图3所示，将频率计的探头与被校系统的数字通道相连接，探头的地端与系统的地连接。按技术说明书设置数字通道输出幅度(无要求时幅度选1V),占空比为50%的方波信号。在数字通道频率范围内，输出包括高、中、低在内的至少3个频率点，用频率计分别读取频率值，记录于A.2中。对于多个数字通道，重复以上校准步骤。混合集成电路测试系统混合集成电路测试系统频率计数字通道频率计图3数字通道频率校准连接图6.2.5驱动单元电压校准接线如图4所示，将被校系统的驱动单元相应通道与数字电压表连接，驱动单元输出电压。在驱动单元电压量程范围内，驱动单元输出包括高、中、低在内的至少3个电压点，用数字电压表分别读取电压值，记录于A.3中。对于多个驱动单元通道，重复以上校准步骤。混合集成电路测试系统混合集成电路测试系统数字电压表通道1地图4驱动单元电压校准连接图校准接线如图5所示，将示波器的探头与被校系统驱动单元通道相连接。驱动单元输出占空比为50%的方波信号，按技术说明书设置幅度(无要求时幅度选1V)。在驱动单元脉冲宽度量程范围内，输出包括高、中、低在内的至少3个点，用示波器分别测量脉冲宽度值，记录于A.4中。对于其他驱动单元通道，重复以上校准步骤。混合集成电路测试系统混合集成电路测试系统示波器通道n通道2图5驱动单元脉冲宽度校准连接图6.2.7驱动单元上升时间/下降时间校准接线如图6所示，将示波器的探头与被校系统驱动单元通道相连接。驱动单元通道输出占空比50%的方波信号，按驱动单元技术说明书设置幅度(无要求时幅度选1V),用示波器分别测量脉冲上升电压幅度10%～90%之间的时间(上升时间),脉冲下降电压幅度90%～10%之阅的时间(下降时间),记录于A.5中。对于多个驱动单元通道，重复以上校准步骤。混合集成电路测试系统混合集成电路测试系统示波器g通道n探头图6驱动单元上升时间/下降时间校准连接图6.2.8比较单元电压校准接线如图7所示，将被校系统的比较单元通道与标准直流电压源相连接。在比较单元测量电压量程范围内，直流电压源输出包括高、中、低在内的至少3个电压点，被校系统测量电压源的电压读数，分别记录于A.6中。对于多个比较单元通道，重复以上校准步骤。混合集成电路测试系统混合集成电路测试系统标准电压源标准电压源地图7比较单元电压校准连接图6.2.9器件电源单元电压校准接线如图8所示，将被校系统的器件电源通道与数字电压表连接。在被校系统器件电源电压量程范围内，器件电源输出包括高、中、低在内的至少3个电压点，用数字电压表分别读取电压值，记录于A.7中。对于多个器件电源单元，重复以上校准步骤。混合集成电路测试系统混合集成电路测试系统数字电压表数字电压表地图8器件电源单元电压校准连接图校准接线如图9所示，将被校系统的器件电源通道与标准电阻器和数字电压表相连接。根据器件电源电流的量值，结合标准电阻器的额定功率，选取适当的标准电阻器。在器件电源电流量程范围内，输出包括高、中、低在内的至少3个电流点，用数字电压表分别读取电压值，根据标准电阻器值，计算标准电流值，将读取的电压值和计算结果分别记录于A.8中。对于多个器件电源单元，重复以上校准步骤。混合集成电路测试系统混合集成电路测试系统数字电压表数字电压表标准电阻器地图9器件电源单元电流校准连接图86.2.11精密测量单元激励电压校准接线如图10所示，将被校系统的精密测量单元通道与数字电压表连接，设置精密测量单元为驱动电压模式(VF)。在精密测量单元激励电压量程范围内，输出包括高、中、低在内的至少3个电压点，用数字电压表分别读取电压值，记录于A.9中。对于多个精密测量单元，重复以上校准步骤。混合集成电路测试系统混合集成电路测试系统数字电压表数字电压表地图10精密测量单元激励电压校准连接图6.2.12精密测量单元电压测量校准接线如图11所示，将被校系统的精密测量单元通道与标准电阻器和数字电压表连接，设置精密测量单元为驱动电流测量电压模式(IFVM),根据精密测量单元电压测量的量值，结合标准电阻器的额定功率，选取适当的标准电阻器。在精密测量单元电压测量量程范围内，选取包括高人中、低在内的至少3个电压点。同时用精密测量单元和数字电压表分别测量电压值，记录于A.10中。对于多个精密测量单元，重复以上校准步骤。混合集成电路测试系统混合集成电路测试系统数字电压表数字电压表图11精密测量单元电压测量校准连接图6.2.13精密测量单元激励电流校准接线如图12所示，将被校系统的精密测量单元通道与标准电阻器和数字电压表相连接。设置精密测量单元为驱动电流模式(IF),根据精密测量单元激励电流的量值，结合标准电阻器的额定功率，选取适当的标准电阻器。在精密测量单元激励电流量程范围内，输出包括高、中、低在内的至少3个电流点。用数字电压表读取电压值，根据标准电阻器值，计算标准电流值，将计算结果记录于A.11中。对于不同通道的精密测量单元，重复以上的校准步骤。混合集成电路测试系统混合集成电路测试系统数字电压表数字电压表地图12精密测量单元激励电流校准连接图6.2.14精密测量单元电流测量校准接线如图13所示，将被校系统的精密测量单元通道与标准电阻器和数字电压表连接。设置精密测量单元为驱动电压测量电流模式(VFIM),根据精密测量单元电流测量的量值，结合标准电阻器的额定功率，选取适当的标准电阻器。在精密测量单元电流测量量程范围内，选取包括高、中、低在内的至少3个电流点。用数字电压表读取电压值，被校系统读取电流测量值，根据标准电阻器值，计算标准电流值，将计算结果记录于A.12中。对于多个精密测量单元，重复以上校准步骤。混合集成电路测试系统混合集成电路测试系统数字电压表数字电压表地图13精密测量单元电流测量校准连接图6.2.15波形发生单元频率校准接线如图14所示，将频率计的探头与被校系统的波形发生单元通道连接，注意阻抗匹配。设置波形发生单元输出幅度(无要求时幅度选1V峰峰值),在波形发生单元频率范围内，输出包括高、中、低在内的至少3个频率点。波形发生单元输出正弦信号，用频率计分别读取频率值，记录于A.13中。混合集成电路测试系统混合集成电路测试系统频率计地频率计图14波形发生单元频率校准连接图校准接线如图15所示，将交流电压表(或测量接收机)与被校系统的波形发生单元通道连接，注意阻抗匹配。设置波形发生单元输出频率(无要求时频率选100MHz),在波形发生单元幅值范围内，输出包括高、中、低在内的至少3个幅值。波形发生单元输出正弦信号，用交流电压表(或测量接收机)测量幅值，记录于A.14中。混合集成电路测试系统混合集成电路测试系统交流电压表交流电压表地图15波形发生单元幅度校准连接图6.2.17波形发生单元谐波、杂波校准接线如图16所示，将频谱分析仪与被校系统的波形发生单元通道连接，注意阻抗匹配。被校系统波形发生单元输出正弦信号，调节输出电平为技术说明书中规定的电平值(无要求时输出电平选0dBm)。信号频率范围内，选取不同的频率点，用频谱仪测出基波电平L₁、二次谐波电平L₂、三次谐波电平L₃,按式(1)、式(2)计算二次谐波、三次谐波，记录于A.15中。被校系统波形发生单元输出正弦信号，调节输出电平为技术说明书中规定的电平值(无要求时输出电平选0dBm)。在被校系统信号频率范围内，选取不同的频率点，用频谱仪测出基波电平L₁和偏离载频的最大杂波电平Ls作为杂波电平，按式(3)计混合集成电路测试系统混合集成电路测试系统频谱分析仪地频谱分析仪图16谐波/杂波校准连接图6.2.18数字化波形测量单元频率校准接线如图17所示，将信号发生器(函数信号发生器输出1MHz以下信号)与被校系统的数字化波形测量单元通道连接，注意阻抗匹配。信号发生器(函数信号发生器)输出正弦信号，在数字化波形测量单元测量频率范围内，信号发生器输出高、中、低在内的至少3个频率点。数字化波形测量单元测量频率，读取信号发生器(函数信号发生器)的设置值和被检系统的测量值，记录于A.17中。地地混合集成电路测试系统信号发生器图17数字化波形测量单元频率校准连接图6.2.19数字化波形测量单元幅度校准接线如图17所示，将信号发生器(或函数信号发生器，输出1MHz以下信号)与被校系统的数字化波形测量单元通道连接，注意阻抗匹配。信号发生器(函数信号发生器)输出正弦信号，在数字化波形测量单元幅值测量范围内，信号发生器输出高、中、低在内的至少3个幅度点。数字化波形测量单元测量幅度，读取信号发生器(或函数信号发生器)的设置值和被检系统的测量值，记录于A.18中。7校准结果表达混合集成电路测试系统校准后，出具校准证书，证书至少包括以下信息：b)实验室名称和地址；c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);d)证书的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识；e)客户的名称和地址；f)被校对象的描述和明确标识；g)进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和应用有关时，应说明被校对象的h)如果与校准结果的有效性或应用有关时，应对被校样品的抽样程序进行说明；i)校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号；j)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明；k)校准环境的描述；1)校准结果及其测量不确定度的说明；m)对校准规范的偏离的说明；n)校准证书签发人的签名、职务或等效标识；o)校准结果仅对被校对象有效的说明；p)未经实验室书面批准，不得部分复制证书的声明。8复校时间间隔复校时间间隔由用户根据使用情况自行确定，推荐为1年。原始记录内页格式外观和工作正常性功能检查：工作正常性：正常□不正常□A.1系统时钟频率不确定度不确定度不确定度A.4驱动单元脉冲宽度不确定度A.5驱动单元上升时间/下降时间驱动信号不确定度上升时间下降时间不确定度A.7器件电源单元电压不确定度A.8器件电源单元电流不确定度A.9精密测量单元激励电压不确定度A.10精密测量单元电压测量不确定度A.11精密测量单元激励电流不确定度A.12精密测量单元电流测量不确定度A.13波形发生单元频率不确定度A.14波形发生单元幅度不确定度二次谐波不确定度不确定度不确定度A.18数字化波形测量单元幅度不确定度校准证书内页格式B.1系统时钟频率不确定度B.2数字通道频率不确定度不确定度B.4驱动单元脉冲宽度不确定度B.5驱动单元上升时间/下降时间驱动信号实测值不确定度上升时间下降时间B.6比较单元电压不确定度B.7器件电源单元电压不确定度B.8器件电源单元电流不确定度B.9精密测量单元激励电压不确定度B.10精密测量单元电压测量不确定度B.11精密测量单元激励电流实测值不确定度B.12精密测量单元电流测量不确定度B.13波形发生单元频率不确定度B.14波形发生单元幅度不确定度B.15波形发生单元谐波二次谐波不确定度B.16波形发生单元杂波不确定度B.17数字化波形测量单元频率不确定度B.18数字化波形测量单元幅度不确定度主要项目校准结果不确定度评定示例C.1数字通道频率校准不确定度C.1.1测量方法数字通道频率校准采用直接测量法，将被校测试系统的数字通道连接至频率计输入端，由频率计读取频率值。1)频率计频率测量准确度引入的标准不确定度u1;2)频率计显示分辨力引入的标准不确定度u₂;3)频率计测量重复性引入的标准不确定度U₃C.1.2标准不确定度评定a)频率计频率测量准确度引入的标准不确定度u1频率计频率测量准确度为1×10-7,即a₁为1×10-7,测量值落在该区间内的概率分布为均匀分布，k=√3,由此引入的标准不确定度u₁=5.8×10-8。b)频率计显示分辨力引入的标准不确定度u₂由频率计的技术说明书，当测量频率为1GHz时，频率计的频率分辨力为1Hz,则频率计显示分辨力引入的相对误差a₂为1×10-⁹,测量值落在该区间内的概率分布为均匀分布，k=√3,由分辨力引入的标准不确定度u₂=5.8×10-1。c)频率计测量重复性引入的标准不确定度u₃使用频率计对1GHz的输出频率进行10次测量，校准结果如表C.1所示。表C.1频率校准结果123456789单次测量结果的实验标准差为：测量重复性引入的标准不确定度u₃=5.2×10-8。C.1.3合成标准不确定度计算各标准不确定度见表C.2。表C.2频率校准不确定度分量表符号频率计频率测量准确度引均匀频率计显示分辨力引入的均匀频率计测量重复性引入的——包含因子k=2,扩展不确定度为1.6×1-。C.2交流电压校准不确定度交流电压的校准方法为直接测量法，将被校测试系统的波形发生单元与数字电压表或测量接收机相连接，通过数字多用表或者测量接收机测量交流电压。对于频率为1kHz～1MHz的交流信号，利用数字多用表3458A进行校准；对于1MHz～1GHz的交流信号，利用测量接收机8902进行校准。因此，对于测量不确定度的评定，按照1kHz～1MHz、1MHz～1GHz两个频率段，采用不同的方法进行评定。C.2.1频率范围(1kHz～1MHz)交流电压不确定度频率范围(1kHz～1MHz)交流电压的校准方法为直接测量法，将被校系统上的波形发生单元与数字电压表相连接。以1kHz为频率点，峰峰值为1V交流电压为例进行测量不确定度分析。1)测量重复性引入的标准不确定度u1;2)数字多用表交流电压测量不准引入的标准不确定度U₂;3)其他因素引入的标准不确定度u₃0a)测量重复性引入的标准不确定度u1用数字多用表进行重复测量10次，得到电压值，见表C.3。表C.3交流电压校准结果123456789单次测量结果的实验标准差为0.7mV,标准不确定度用实验标准差表示，则u₁为b)数字多用表交流电压测量不准引入的标准不确定度u2根据数字多用表3458A的技术手册，1kHz下的交流电压最大允许误差为1%,按均匀分布，k=√3,数字多用表交流电压测量不准引入的标准不确定度u₂=0.6%,1V校准点的不确定度为6mV。c)其他因素引入的标准不确定度u₃供电电源干扰引入的不确定度u31约为0.1mV。数字电压表温度漂移引入的标准不确定度u₃约为0.1mV。各标准不确定度见表C.4。表C.4交流电压校准不确定度分量表符号电压测量电压不准引入的不确定度以上各分量之间互不相关，合成标准不确定度u=Vu²+u²+uš1+u³2=6.3mV。C.2.1.4扩展不确定度计算包含因子k=2,扩展不确定度为12.6mV,相对不确定度为1.3%。C.2.2频率范围(1MHz～1GHz)交流电压不确定度频率范围(1MHz～1GHz)交流电压参数校准方法为直接测量法，用测量接收机进行校准。以1GHz频率点、峰峰值为1V的交流电压为例进行测量不确定度分析。1)测量接收机测量不准引入的标准不确定度u₁;2)功率座校准因子不准引入的标准不确定度U₂;3)阻抗失配引入的标准不确定度u₃;4)测量重复性引入的标准不确定度U₄。a)测量接收机测量不准引入的标准不确定度ul根据测量接收机8902A的技术手册，1GHz下的最大允许误差为1.0%,均匀分布，由测量接收机测量不准引入的不确定度为0.6%,1V校准点的标准不确定度u₁=6mV。b)功率座校准因子不准引入的标准不确定度u2根据功率座11722A的技术手册，功率座的校准因子最大允许误差为1.5%,服从均匀分布，由校准因子不准引入的不确定度为0.9%,1V校准点的标准不确定度u₂=9mV。c)阻抗失配引入的标准不确定度u3阻抗失配引入的标准不确定度u₃为0.3mV。d)测量重复性引入的标准不确定度u4用测量接收机8902和功率座11722A对频率为1GHz的交流电压重复测量10次，表C.5交流电压校准结果实测值/V123456789单次测量结