聊聊IC測(cè)試機(jī)（1）ATE/ATS內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

ATE(Auto Test Equipment) 在測(cè)試工廠完成. 大致是給芯片的輸入管道施加所需的激勵(lì)信號(hào)，同時(shí)監(jiān)測(cè)芯片的輸出管腳，看其輸出信號(hào)是否是預(yù)期的值。有特定的測(cè)試平臺(tái)。

SLT(System Level Test) 也是在測(cè)試工廠完成，與ATE一起稱之為Final Test. SLT位于ATE后面，執(zhí)行系統(tǒng)軟件程序，測(cè)試芯片各個(gè)模塊的功能是否正常。

EVB(Evaluation Board) 開(kāi)發(fā)板：軟件/驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)人員使用EVB開(kāi)發(fā)板驗(yàn)證芯片的正確性，進(jìn)行軟件應(yīng)用開(kāi)發(fā)。

ATE/ATS內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

ATE/ATS :自動(dòng)測(cè)試設(shè)備/自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，也稱測(cè)試機(jī)是測(cè)試工程師在IC測(cè)試中必須使用的工具，本文主要從技術(shù)層面對(duì)ATE/ATS的組成及軟硬件及其接口要求進(jìn)行了簡(jiǎn)明扼要的論述，以便測(cè)試工程師了解、掌握。

通常將在計(jì)算機(jī)控制下，能自動(dòng)進(jìn)行各種信號(hào)測(cè)量、數(shù)據(jù)處理、傳輸，并以適當(dāng)方式顯示或輸出測(cè)試結(jié)果的系統(tǒng)稱為自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱ATS（Automated Test System），這種技術(shù)我們稱之為自動(dòng)測(cè)試技術(shù)。

在自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中，整個(gè)工作都是在預(yù)先編制好的測(cè)試程序統(tǒng)一指揮下完成的，系統(tǒng)中的各種儀器和設(shè)備是智能化的，都可進(jìn)行程序控制。

自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)（ATS）是一個(gè)不斷發(fā)展的概念，隨著各種高新技術(shù)在檢測(cè)領(lǐng)域的運(yùn)用，它不斷被賦予各種新的內(nèi)容和組織形式。自動(dòng)測(cè)試技術(shù)創(chuàng)始于20世紀(jì)50年代，從20世紀(jì)50年代至21世紀(jì)的今天，大致分為以下三代。

第一代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)是根據(jù)測(cè)量任務(wù)專門設(shè)計(jì)的 ，主要用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)進(jìn)行邏輯定時(shí)控制，主要?jiǎng)幽苁沁M(jìn)行數(shù)據(jù)自動(dòng)采集和自動(dòng)分析，完成大量重復(fù)數(shù)據(jù)的測(cè)試工作，承擔(dān)繁重的數(shù)據(jù)運(yùn)算和分析任務(wù)。 系統(tǒng)中的儀器采用專用接口 ，因此系統(tǒng)較為復(fù)雜，通用性差，不利于自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。

第 二代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)是盡可能利用現(xiàn)成的儀器設(shè)備，再利用計(jì)算機(jī)來(lái)共同組建成所需要的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 。為了系統(tǒng)組建方便， 第二代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中的儀器采用了標(biāo)準(zhǔn)化的通用接口，這樣就可以把任何一個(gè)廠家生產(chǎn)的任何型號(hào)的可程控儀器連接起來(lái)形成一個(gè)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 。第二代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)示意圖如圖9-1所示。系統(tǒng)的典型方框圖9-2所示。

圖中表明，當(dāng)前的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，通常包括以下幾個(gè)部分。

• （1）控制器
• （2）激勵(lì)信號(hào)源
• （3）測(cè)量?jī)x器
• （4）開(kāi)關(guān)系統(tǒng)
• （5）適配器
• （6）人機(jī)接口
• （7）檢測(cè)程序
• 第三代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 大體說(shuō)來(lái)，它也是由微型計(jì)算機(jī)、通用硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)三部分組成。但是，第三代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)主要體現(xiàn) 以軟件控制、以功能組合方式實(shí)現(xiàn)的合成儀器自動(dòng)測(cè)試技術(shù) ，以高速A/D、D/A和DSP芯片為基礎(chǔ)組成通用測(cè)試儀器硬件系統(tǒng)（即通用硬件部分，結(jié)構(gòu)如圖9-3所示）， 而測(cè)試/測(cè)量任務(wù)的實(shí)現(xiàn)以及系統(tǒng)升級(jí)完全依靠軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)（即軟件系統(tǒng)部分，如圖9-4所示） 。

通用測(cè)試系統(tǒng)架構(gòu)

通用化自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)（ATS）主要由圖1所示的三個(gè)部分組成：

• 主控計(jì)算機(jī)、 其中“主控計(jì)算機(jī)”中的軟件主要包括操作系統(tǒng)、編譯器、測(cè)試執(zhí)行程序（TP）。
• 總線儀器測(cè)控組合、 “總線儀器測(cè)控組合”中主要包括模塊化測(cè)試測(cè)量儀器、各類控制開(kāi)關(guān)、通訊總線等。
• 信號(hào)調(diào)理與轉(zhuǎn)接裝置。 “信號(hào)調(diào)理與轉(zhuǎn)接裝置”主要包括各類測(cè)量與激勵(lì)控制信號(hào)的轉(zhuǎn)接與適配。

主控計(jì)算機(jī)及系統(tǒng)軟件提供TP的開(kāi)發(fā)與運(yùn)行環(huán)境，并通過(guò)控制總線控制測(cè)試測(cè)量?jī)x器完成TP的執(zhí)行、取回測(cè)試數(shù)據(jù)，生成測(cè)試報(bào)表。

值得一提的是，作為通用化的測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)該具有一個(gè)開(kāi)放式的結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)軟、硬件各組成部分均進(jìn)行模塊化分割，各模塊之間應(yīng)該是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口（或協(xié)議）相互聯(lián)系。

為了保證系統(tǒng)的靈活性，同時(shí)充分發(fā)揮設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)造力，只需從接口上對(duì)開(kāi)放式系統(tǒng)進(jìn)行定義，而不需要定義各模塊的內(nèi)部具體實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還要考慮到系統(tǒng)功能的可擴(kuò)充性和技術(shù)的可升級(jí)性。

因此，作為通用測(cè)試系統(tǒng)兩大重要組成部分的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)均需要具備靈活、開(kāi)放的體系結(jié)構(gòu)與接口設(shè)計(jì)。

通用測(cè)試系統(tǒng)硬件架構(gòu)

通用測(cè)試系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于UUT接口的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，UUT接口標(biāo)準(zhǔn)化的目的在于提供一種能夠在多個(gè)UUT之間方便轉(zhuǎn)換的硬件連接結(jié)構(gòu)。

這種結(jié)構(gòu)通過(guò)對(duì)機(jī)械連接機(jī)構(gòu)、接插件和連接器的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)定提供了可工作于寬頻帶信號(hào)范圍內(nèi)的接口連接方式。

為采用VME總線、VXI總線、PCI總線、PXI總線儀器的通用測(cè)試系統(tǒng)提供了標(biāo)準(zhǔn)化（IEEE P1505轉(zhuǎn)接裝置接口(RFI)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)）的有力支撐。

圖2是通用化硬件組成及接口原理示意框圖。其中：開(kāi)關(guān)矩陣(SWM)接口和ATS轉(zhuǎn)接裝置(RFX)接口是ATS的重要組成部分，因?yàn)锳TS儀器和UUT是通過(guò)SWM來(lái)連接的，大多數(shù)的激勵(lì)和測(cè)量信號(hào)是通過(guò)RFX作用到UUT上的。

標(biāo)準(zhǔn)RFX接口限制了不同類型信號(hào)在接收器的不同位置上出現(xiàn)，SWM可實(shí)現(xiàn)多種儀器與由標(biāo)準(zhǔn)RFX接口所確定的多功能終端的連接。SWM接口與RFX的標(biāo)準(zhǔn)化提高了互操作性，并降低了重組費(fèi)用，可以確保測(cè)試UUT所需要ATS儀器能被切換到轉(zhuǎn)接裝置所需要的任何管腳。

通用測(cè)試系統(tǒng)軟件架構(gòu)

自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的軟件是TPS的重要組成部分，直接影響通用測(cè)試系統(tǒng)的性能和效率。自動(dòng)測(cè)試軟件結(jié)構(gòu)也有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。如圖3所示，開(kāi)放式ATS體系結(jié)構(gòu)中包含了多種標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)放式軟件接口關(guān)系。

IEEE 1226中的測(cè)試基礎(chǔ)框架（TFF）定義了開(kāi)發(fā)和執(zhí)行測(cè)試程序和測(cè)試流程的一系列接口，軟件功能模塊通過(guò)這些接口實(shí)現(xiàn)信息交換，這些帶有標(biāo)準(zhǔn)接口的功能模塊組成了測(cè)試基礎(chǔ)框架。

但是標(biāo)準(zhǔn)并沒(méi)有定義這些模塊的實(shí)現(xiàn)，留給開(kāi)發(fā)者很大的自由度，使之可以用C/C++或ATLAS等語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)TFF。

在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展的今天，測(cè)試工作處于各種現(xiàn)代裝備系統(tǒng)設(shè)計(jì)和制造的首位，是保證現(xiàn)代裝備系統(tǒng)實(shí)際性能指標(biāo)的重要手段。

代表著測(cè)試技術(shù)與儀器行業(yè)最高水平的通用ATE(自動(dòng)測(cè)試設(shè)備) /ATS(自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)) 技術(shù) ，以商業(yè)成品設(shè)備和技術(shù)(Commercial Off The Shelf)為依托，采用開(kāi)放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、低廉的設(shè)備價(jià)格、有效的技術(shù)支持和最新技術(shù)的商業(yè)產(chǎn)品和技術(shù)，在電子設(shè)備的生產(chǎn)與制造行業(yè)成為降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率的重要手段。