大容量存儲器集成電路測試 - 全文

　　大容量存儲器集成電路的測試系統(tǒng)是科技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基金項目,是根據(jù)大容量存儲器集成電路SDRAM、DDR SDRAM和：flash RAM的發(fā)展趨勢而研究開發(fā)的測試系統(tǒng)。方案的主要內(nèi)容為測試方法和測試程序研究開發(fā),其次是測試板、適配器及生產(chǎn)性測試設(shè)備的研制和設(shè)備結(jié)構(gòu)制作和調(diào)試等。特點是基于大容量存儲器集成電路的結(jié)構(gòu),采用全新的測試技術(shù)理論和較通用的測試設(shè)備,實現(xiàn)實驗室精確測試和生產(chǎn)中大批量芯片中測及成品測試。目前對高兆位存儲器電路能大批量測試的設(shè)備非常昂貴,低價的專用存儲器電路測試儀又不能滿足測試的可靠性和通用性要求,因此該項目將大大提高國內(nèi)存儲器電路的生產(chǎn)能力,降低產(chǎn)品成本,提高存儲器電路的可利用率,有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

　　1 測試系統(tǒng)的基本原理

　　根據(jù)大容量存儲器電路的技術(shù)特點,不論EEPROM、DRAM、SDRAM、FLASRAM等,都有快速塊(BANK)、頁(PAGE)、單個單元和連續(xù)多個單元這4種不同的讀和寫方式。本系統(tǒng)充分利用不同的讀和寫方式進行測試,首先以頁面方式測試存儲單元讀和寫的正確性,再以塊方式測試連續(xù)寫入固定數(shù)據(jù)的準確性,然后連續(xù)多個單元方式寫入變化數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性,最后測試在單個單元寫連續(xù)循環(huán)變化下數(shù)據(jù)的可靠性,按這樣順序運行4種不同的測試模塊,能非常準確地對存儲器電路的各種狀態(tài)進行分析測試,對大容量存儲器電路SDRAM和flash RAM的測試項目以及存儲單元的可測試度為100%,系統(tǒng)定時精度±500 ps,完全滿足SDRAM和flash的產(chǎn)品指標要求。本項目的技術(shù)攻關(guān)難題在于大容量存儲器集成電路測試方法的創(chuàng)新和相應(yīng)測試設(shè)備的研制,它具有5項關(guān)鍵技術(shù)特點。

　　1.1 采用矢量技術(shù)“V2MTM”,測試大容量存儲器

　　由于存儲器電路容量的不斷增大,測試仿真能力的增強使測試矢量的數(shù)量大大增加,用傳統(tǒng)的中小測試設(shè)備是無法做到的,即使一般大型的測試設(shè)備,也只尋求復(fù)雜的頁面式方案進行線性測試,這是造成測試時間隨著容量的增大而加長、成本增高的主要原因。采用虛擬矢量存儲器測試技術(shù)可以提供高達4096個測試矢量,以滿足容量100兆以上,數(shù)據(jù)速率亞納秒的大容量存儲器電路的測試要求。整個測試過程基于矢量技術(shù),實現(xiàn)同時多點多電路測試,使時間和成本基本上保持不變。

　　如為128兆容量存儲器電路,頁面容量為32K,則該電路具有2048個頁面。測試設(shè)備將提供2048個測試矢量,實現(xiàn)同時對2048點的測試,使測試時間比線性測試大大縮短。

　　1.2 采用變址掃描重讀技術(shù)

　　掃描測試技術(shù),主要針對存儲器電路對電平比較敏感的問題而設(shè)計。掃描途徑：邊界存取掃描、頁面存取掃描、單元存取掃描,充分利用存儲器電路行列復(fù)用的結(jié)構(gòu)特點,使存儲器任何管腳都可作為掃描管腳而得以測性,提高了可測性和測試準確性。

　　存儲器電路對電平比較敏感,會給出錯誤測試結(jié)果。假設(shè)A1內(nèi)部開路,讀寫時A1將感應(yīng)為高電平或低電平之一。如感應(yīng)為低電平即A1=0,試圖對10的單元任何讀寫,由于A1內(nèi)部開路感應(yīng)為A1=O,實際只是對OO的單元讀寫,表面上對10單元讀寫測試結(jié)果正確,實際只是OO單元讀寫測試結(jié)果正確,因而給出錯誤結(jié)果。 通過變址掃描重讀技術(shù)即可解決此問題。為了提高測試速度,在邊界區(qū)域選取256B或更大容量。假設(shè)對應(yīng)8位地址,先對00000000單元到11111111單元寫入不同的數(shù)據(jù),如分別寫入00H,01H,02H…255。讀出時AO,A2,A3,A4,A5,A6,A7固定為0,改變A1地址：

　　如地址均可靠,00000000單元將寫入00H,00000010單元將寫入02H,00000000單元讀出時DATA=http:///00H;A1變址為1,00000010單元讀出時DATA=02H

　　如A1內(nèi)部開路感應(yīng)為低電平即A1=O,00H寫入00000000單元,寫00000010單元時由于A1=O,02H將寫入00000000單元覆蓋00H。00000000單元讀出時DATA=http:///02H,A1變址為1,00000010單元讀出時DATA=02H,數(shù)據(jù)相同,即可判定變址管腳A1錯誤。逐一變址每一地址,由讀出時數(shù)據(jù)是否相同,來判定所有變址管腳的可測性和測試準確性。

　　1.3 實時數(shù)據(jù)分析技術(shù)

　　系統(tǒng)主機通過邏輯分析功能,能迅速將被測器件的錯誤分離出來并顯示有關(guān)數(shù)據(jù),也能在某個指定矢量上,在故障時停下來或保存起來,做邏輯統(tǒng)計分析,快速、準確地顯示存儲單元的狀態(tài),對測試電路作出級別分類顯示,提高存儲器電路的可用性。

　　對于大容量存儲器電路,很難保證整個電路正確性。往往由于少部分單元的損壞而廢棄整個電路。為了使電路得以充分利用,可將電路作出分級別處理。如為128兆容量存儲器電路,當損壞單元部分集中在電路的高半部時,通過下拉最高位地址選中低半部,或損壞單元部分集中在電路的低半部時,通過上拉最高位地址選中高半部,即可作為64兆容量存儲器電路來使用。通過調(diào)整地址結(jié)構(gòu),還可繼續(xù)細分為32/1618/412兆容量的存儲器電路來使用。

　　1.4 CHIP SET初始化技術(shù)和多CPU技術(shù)

　　系統(tǒng)的測試控制終端的設(shè)計采用CHIP GROUP(芯片組合)技術(shù),具有一個主CPU(上位機)和多個測試CPU(下位機),系統(tǒng)軟件對控制終端進行初始化設(shè)計,根據(jù)存儲器電路的測試特定,開發(fā)設(shè)計了新的BIOS系統(tǒng)程序,包括設(shè)計全局變量描述符GDT的結(jié)構(gòu)、局部變量描述符IDT的結(jié)構(gòu)、全局變量描述符表GDT-TABLE向量、代碼段CODE-DES向量、數(shù)據(jù)段DATA-DES向量、存儲選擇MEMORY-SEL向量、測試段TEST-DES向量,定義全局變量描述符寄存器GDT-R、局部變量描述符寄存器IDT-R等。這樣,對控制終端的BIOS進行重新設(shè)計,使終端直接對待測存儲器進行測試。而測試的容量由軟件控制,針對不同芯片源和不同容量,具有多種選擇。測試時只需設(shè)定要測試的存儲器的類別、容量、測試開始矢量及結(jié)束矢量,就可以使測試系統(tǒng)按要求對存儲器進行自定測試。通過對CHIPSET的初始化,定義了各種內(nèi)參數(shù)、變量和向量,令主CPU只執(zhí)行對各個測試CPU的管理和測試結(jié)果的數(shù)據(jù)邏輯分析,以滿足存儲器電路測試的要求。

　　1.5 測試程序模塊化技術(shù)

　　系統(tǒng)采用四種不同的測試程序模塊對存儲器電路進行測試,以不同的讀寫方式測試存儲單元的準確性和可靠性。

　　(1)Page-WR-RD讀功能模塊,測試存儲器電路讀寫的正確性。

　　(2)FAST-WR-RD功能模塊,測試存儲器電路連續(xù)寫入固定數(shù)據(jù)的準確性。

　　(3)MODIFY-WR-RD模塊,測試存儲器電路在連續(xù)寫變化的數(shù)據(jù)時的準確性。

　　(4)MOVE-WR-RD功能模塊,測試存儲器電路在快速寫連續(xù)循環(huán)變化的數(shù)據(jù)的準確性。

　　存儲器電路測試系統(tǒng)采用計算機作為控制終端,采用虛擬矢量技術(shù)、變址掃描技術(shù),實時數(shù)據(jù)分析技術(shù),CHIP SET技術(shù)和設(shè)計計算機CHIP SET的初始化配置,時序控制技術(shù),開發(fā)測試存儲器電路應(yīng)用程序,并配備相應(yīng)的機械手和探針臺接口,實現(xiàn)大容量存儲器電路的測試。

　　2 存儲器電路測試程序

　　系統(tǒng)不同的功能模塊,以不同的方式對存儲器電路進行測試,實現(xiàn)對存存儲單元的各種參數(shù)進行測試,綜合不同測試方式和所有測試矢量的結(jié)果,對存儲單元的準確性和可靠性進行分類、輸出顯示。存儲器電路測試程序是測試系統(tǒng)的核心部分。

　　2.1 Page-WR-RD模塊

　　FP-WR-RD模塊就是測試存儲器電路以PAGE(頁)方式時的正確性。該方式在寫讀數(shù)據(jù)時均以“WORD”32bit/次的方式進行,每次寫數(shù)據(jù)時不是將所有存儲單元一次全部填充完畢,而是按照存儲器電路的特性,將存儲器電路共64M bytes(以8M×8為例)待測存儲單元以64K bytes為單位將存儲單元分為不同的區(qū)(400I-王個)。以64K bytes為單位寫入存儲單元后再讀出比較正確性,若有錯則調(diào)用記錄錯誤子程序,若無錯誤則繼續(xù)下一數(shù)據(jù)的寫入。將待寫數(shù)據(jù)以字符串形式處理,每次取用一個數(shù)據(jù)。

　　2.2 FAST-WRITE-READ模塊

　　FAST-WRITE-READ模塊就是測試存儲器電路連續(xù)寫入固定數(shù)據(jù)的準確性,它以32bit/次將16M bytes存儲單元全部寫同一數(shù)據(jù),然后再讀出全部數(shù)據(jù)以測試其準確性。此模塊目的在于測試存儲器電路在快速連續(xù)寫入/讀出的工作方式下各個存儲單元的準確性。

　　2.3 MODIFY-WRITE-READ模塊

　　MODIFY-WRITE-READ模塊測試存儲器電路在連續(xù)寫變化數(shù)據(jù)時的準確性,將每次寫數(shù)據(jù)的變量內(nèi)容取反,則每連續(xù)兩次寫入的內(nèi)容相反,在讀數(shù)據(jù)時若檢測出每兩次內(nèi)容并非相反則存儲單元有錯。此功能對檢測其存儲單元是否有相互干擾而產(chǎn)生不穩(wěn)定的情況。

　　2.4 MOVE-WRITE-READ模塊

　　MOVE-WRITE-READ模塊測試存儲器電路在快速寫連續(xù)循環(huán)變化數(shù)據(jù)的準確性。每次寫入的數(shù)據(jù)變量EAX的內(nèi)容向左循環(huán)移一位,則相鄰每次寫入數(shù)據(jù)均不相同,進一步檢查存儲單元確穩(wěn)定性。

　　2.5 結(jié)果顯示輸出模塊

　　進行存儲器電路測試的目的是將存儲器電路按其錯誤存儲單元的情況進行分類標識,標識的結(jié)果必須易于記錄、區(qū)分、焊接和使用,以滿足實際生產(chǎn)的需要,而經(jīng)過上述模塊測試的結(jié)果數(shù)據(jù)存放在EAX內(nèi),地址存放在ES：[DI]內(nèi),對存儲器電路必須對其進行分類作出標識,控制機械手輸送到相應(yīng)的分配卡位。

　　2.6 顯示界面功能模塊

　　測試系統(tǒng)開機后在顯示屏應(yīng)出現(xiàn)測試界面,顯示測試系統(tǒng)配置,正在處理的存儲器電路規(guī)格類型,顯示正在執(zhí)行的運行模式,以便觀察該存儲器電路對于何種模式較為敏感,在處理時有針對性地加強該測試模式處理。顯示測試運行LOOP數(shù),觀察正在測試的存儲器電路在工作狀態(tài)的性能,以便觀察存儲器電路工作長時間的穩(wěn)定性。各大容量存儲器電路生產(chǎn)商在存儲技術(shù)上略有不同,在測試界面中,用軟件技術(shù)解決在產(chǎn)品變換中的適應(yīng)性問題。只要設(shè)置相關(guān)軟件變量,即可適用各種不同的存儲器電路。

　　3 技術(shù)優(yōu)勢

　　系統(tǒng)采用了上述關(guān)鍵的技術(shù)和獨特的測試模塊方式,測試存儲器電路的各項指標(速度、準確率、穩(wěn)定性),擁有自主的知識產(chǎn)權(quán)。作為存儲器電路專用測試設(shè)備,程序設(shè)計完全仿真存儲器電路在實際工作中的各種狀態(tài),測試能力強、速度快、可測試率高、適應(yīng)于各種不同的存儲器電路,具有較大的靈活性。由于采用虛擬矢量存儲器技術(shù),使本測試系統(tǒng)在測試容量方面具有相當?shù)陌l(fā)展空間,測試成本非常低。在存儲器集成電路的測試技術(shù)領(lǐng)域和測試系統(tǒng)市場中具有一定之優(yōu)勢。