唐丽，刘相伟，唐昱，邹映涛
(成都三零嘉微电子有限公司，四川成都，610041)
摘要：随着芯片集成度的增加及芯片管脚的增多，芯片封装及测试系统的复杂性也随之提升，传统单一的通断检测已经不能快速定位芯片封装键合和测试系统连接性等故障。为解决上述问题，基于通用的V93000ATE测试平台，研究和实现了一种ATE连通性系统检测法，该方法包括了三个步骤：PPMU参数测试‘Walking Z功能测试和Power-Short电源测试，通过此种系统的连通性检测方法，实现对被测芯片Opens-Shorts故障和测试系统本身故障的快速定位及问题分析。
关键词：连通性；开路/短路；芯片；V93000；ATE；集成电路
Research and Realization of ATE Connectivity System Testing
Method on Chip
Tang Li,Liu Xiangwei,Tang Yu,Zou Yingtno
(Chengdu Javee Microelectronics Co.,LTD,Chengdu Sichuan,610041)
Abstract:With the increase of chip integration and the increase of chip pins,the complexity of chip packaging and test system has also increased.The traditional single detection method can no longer quickly locate chip package bonding and test system connectivity fa订ures.In order to solve the above problems,based on the universal V93000ATE tester platform,an ATE connectivity system detection method was researched and implemented.The method includes three steps:PPM parameter test,Walking Z function test and Power-Short power supply test.The connectivity detection method of this kind of system realizes the rapid location and problem analysis of the Opens-Shorts failure of the tested chip and the failure of the test system itself.
Keywords:Continuity；Open Circu it/Shor t Circu it；Chip；V93000；ATE；Irrt e gra t ed Circu it
0引言
随着集成电路设计与加工技术的飞速发展，集成电路已向更复杂的电路设计、更高的集成度和更小的体积方向发展，这给集成电路测试带来了巨大的挑战。为满足对超大规模集成电路的高覆盖率测试需求，需使用到十分昂贵的ATE 测试仪，如爱德万V93000或泰瑞达UltraFLEX等测试仪。测试中首要解决的是测试连通性问题，连通性测试一方面需要实现对复杂测试系统的验证性测试，另一方面需要实
现对芯片自身电路故障及封装故障的检测，传统单一的通断测试方法已较难实现全面而系统的测试需求。本文基于V93000测试平台，通过对连通性测试方法的研究，形成了一种系统的连通性检测方法，该方法通过三个子步骤可实现对复杂芯片及系统的连通性故障快速定位及故障分析。
1连通性故障
Continuity称作连通性测试（或连接性测试），由于该测试项常用于检测开路和短路状态，因此也叫做Opens-Shorts 测试。连通性测试是ATE测试最基本的测试项，也是DUT手册上不会单独提及的测试项，只有在连通性测试通过的情况，才能进行后续参数和功能等测试。连通性测试的主要目的是用于检测连通性故障，该故障主要包括以下方面：
聚焦测试系统，检测ATE通道弹簧针Pogo Pin、ATE测试板Load Board、测试座Socket、芯片引脚通路是否存短路或开路连通性故障。 聚焦被测芯片，检测芯片是否存在因封装键合、基板断裂和防电击穿等导致的引脚PIN到电源端VDD，到地端VSS 的连通性故障，以及PIN-PIN引脚间的连通性故障。
2连通性系统检测法
连通性系统检测法包括了三个步骤，包括：PPMU参数测试、Walking Z功能测试和Power-Short电源
测试（见图1）。第一步，对于新设计器件，首先使用PPMU参数测试，通过对信号引脚连通性测试值，初步了解器件信号引脚与地和电源的连通性情况，以及验证保护二极管的电流电压特性。第二步，进行Walking Z功能测试，快速完成信号引脚之间，以及信号引脚与地和电源间的连通性检测。第三步，进行Power-Short 电源测试，实现对电源引脚的覆盖测试。
其中，PPMU参数测试可检测DUT被测试引脚到电源端VDD和地端VSS，是否存在开路和短路情况，并且可测量出具体电压值。而Walking Z功能测试，不仅能检测出DUT引脚到电源端VDD和地端VSS，是否存在开路和短路情况，还可以检测出DUT引脚PIN到PIN之间的短路情况，但不能测量出具体电压值。Power-Short电源测试，能检测出电源引脚是否与地端短路，能测量出具体电流值。
ELECTRONIC
TEST
「测试工具
2021.01
2.1步骤一：PPMU参数测试
PPMU参数测试，基于PE（Pin Electronics）引脚电路PPMU（Pin Precision Measurement）高精度测试单元，该方法运用IFVM（Current Measurement Voltage Force）加载电流测试电压的方法。向被测引脚加载一小电流，再进行电压测量，通过测量的电压值来判定开路或短路情况。该测试方法用于初步了解器件信号引脚与地和电源的连通性情况，该方法能测试出PIN到VDD和VSS的开路和短路情况，能够测量到具体电压值，不能测试到PIN与PIN间的短路，不能测量到电源引脚的短路。
2.1.1测试原理
通过测试芯片信号引脚的保护二极管通路到电源和地端的压降，判定芯片是否存在开路或短路情况。测试芯片到电源VDD端时，向芯片加载10uA/100uA电流，当测试到的电压值在300mV至800mV（宽松条件1500mV至200mV）则通过测试。测试芯片到地VSS端时，向芯片加载-10uA/-100uA 电流，当测试到的电压在-300mV至-800mV（宽松条件-200 mV至-1500mV）则通过测试。测试原理如图2所示。2.1.2测试方法
a）按照一般通用测试项配置需求，创建Pin、Level, Timing配置文件，Pin文件能兼容所有测试项，Level和Timing可按1/0分类的Group Pin来设置，能提高创建效率。
b）创建Continuity测试项Test Suite，选定连通性测试对应的Level、Timing文件的Equation,Spec和Set。
c）设置Test Methodo关键参数设置如下：
设置需要测试的引脚名“Pinlist”：所有信号引脚；
设置加载电流"TestCurrent"：100uA（或10uA）；
设置上电延迟时间"Setting Time"：1ms；
设置测试模式measurementMode:PPMUpar；
设置测试极性"polarity"：BPOL:（根据DUT设计而定）；
设置判定值“Limits”：200<=X<=1500（mV）。
d）关键测试代码：PPMU参数测试法主要应用PPMU系列API来完成测试，如PPMU_SETTING、PPMU_CLAMP和PPMU_ RELAY等，实现对PPMU测试条件的设置、CLAMP和RELAY的开关控制，以及测试执行和测试值获取等。关键测试代码如下（见图3）。
GET TESTSUITE NAME(testnane);
DISCONNECT();-
VAIT_TIME(3X3);
DigitalPinNane3FramPrnList(iiPin,TM:ALL_DIGITAL,true,true);
0N_FIRSI_IHV0CaTI0N_BEGIlir();
task_os_test.add(os_test_setting)add(clanp_on).add(relay_on)add(meas_pins)add(claiqi_off)add(relay_off).execute(); ON_FIRST_INVOCOnON_EJID();
cout<<"site"«CURRENT_SI IE_iro>IBER()«endL;
cout<<"os_test"«endl;--
for(i-0;i<03_pins.size();i++)
(—
cout<<osjpins[i1<<':"<<Value(osjpins[i])<<endl
for(M=0；M<os_pins.size()；n++)
TESTSET0cont(true). judgeAndLog_ParanetiicTest(testnane,os_pins[n], tnLinits,Value(os_pins|n]));
图3PPMU关键测试代码
e）选择连通性测试项，执行测试，观察测试结果。如果引脚的测量值<200mV，则为短路；如果引脚的测量值>1500mV，则为开路，测试结果如图4。
Continuity*Continuity*Site：1
DRV_VBUS_PAD
1500mV
min:
P
300mV〈=475.681mV<=max: EXT PLLREFCLK SEL min:300mV<=2139.578mV<=max: 1500mV F
EXT_RSTN_PAD min：300mV<=475.042mV<=max：1500mV P
FLASH_UART_RX_PAD min:300mV<=0.71100mV〈=max: 1500mV F
FLASH_UART_TX_PAD min：300mV<=477.081mV<=max：1500mV P
FRONT_UART_RX_PAD min：300mV<=47&275mV<=max：1500mV P
图4PPMU参数测试法结果
该方法进行连通性测试时，成测（FT）的典型电流使用±100uA冲测（CP）的典型电流使用±10uA，其它情况可根据设计调整。2.2步骤ZZ:Walking Z功能测试
Walking Z功能测试，基于PE（Pin Electronics）引脚电路的Driver驱动单元、Active Load动态负载单元和Comparator比较单元，通过Driver控制测试向量输入，通过Active Load进行电流加载，通过Comparator比较器进行电平比较，从而判定是否存在开路或短路情况。该测试方法用于信号引脚连通性的充分测试，此方法不仅能测试出PIN到定型布
甲耳测过
2021.01测试工具
VDD和VSS的开路和短路情况，也能测试PIN到PIN间的短路情况，但不能测量出电压值。
2.2.1测试原理
通过测试芯片信号引脚的保护二极管到电源和地的压降，判定芯片是否存在开路或短路情况。使用Driver对输出测试向量进行控制，使用Active Load加载一小电流，将Comparator比较器的VOL和V0H设定为判断值，实现通过性的测试和判定。若测试不通过，就存在开路或短路情况。测试需要使用特定的测试向量，第一行Pattern将所有引脚初始态设置为0，然后依次将需测的引脚设置为Z态或M态，直到所有引脚测试全覆盖。测试原理图如图5所示。所示。
1WAVETBL"workingZ"
2
3PINS SM_DATA SMDDR SM_N
40"dl:0"0-
51"dl:1"1
62"dl:Z rl:H"H
73"dl:2M:!/'I,
84"dl:Z rl:M"~M|
95"dl:z rl:X"
lOj
循环冷却水处理4SPECS
5per_1000[ns]
6_
煮面炉
凝结水系统
7
8TIMINGSET1"workingZ"
9period=per_1000
10_
11PINS SM_DATA SM丄DDR SM_N
12dl=0.0*per_1000
13rl=0.5*peC1000
14—
图7Walking Z Timing设置
0000000
Z000000
0Z00000
00Z0000
第一个周期,
第二个周期,
第二个周期,
第三个周期,
所有引脚设置与地连接
测试第一个引脚连接性
测试第二个引脚连接性
测试第二个引脚连接性
2.2.2测试方法
a）创建PIN文件。创建PIN文件时，将所有信号引脚设置为10类型。
b）创建Level文件。电源引脚VDD=0，信号引脚vil=0, vih=3.3,vol二0.2,voh二1.5,vt=3.3,iol二0.4,ioh二0.4。电平设置，如下图6所示。
图6Walking Z电平设置
c）创建Timing文件。测试周期Per可相对设置大一些（如：1000ns）,WaveTable和Equation可按Group Pin来统一设置，如下图7所示。
d）创建Pattern文件。创建三种类型分布的Pattern:（1）每一行全设置为0，即将所有引脚置地；（2）基于每个信号引脚逐一设置为Z（或M，需与WAVETBL保持一致）；（3）最后一行设置为全Z态（示例中的M即为下图中的Z）。如图8
申耳测ill
000Z000
0000Z00
00000Z0
000000Z
ZZZZZZZ
第四个周期,
第五个周期,
第六个周期,
第七个周期,
第八个周期,
测试第四个引脚连接性
测试第五个引脚连接性
测试第六个引脚连接性
测试第七个引脚连接性
测试所有引脚的连接性
图8Walking Z Pattern创建方式
e）设置Test Methodo主要使用"FunctiormlTest”。关键测试代码如下:
0N_FIRST_IN V0CAT10N_B E GIN（）;
CONNECT（）;
FUNCTIONAL_TEST（）;
0N_FIRST_INVOCATION_END（）;
图9Walking Z功能测试关键代码
f）选择连通性测试项，执行测试，观察测试结果。若有不同引脚在“Z”态变化区间出现FAIL，在全《Z”区域（最后一项Pattern）无FAIL，则说明引脚间有短路（见图10）。若同一只引脚“Z”变化区间和全“Z”区域均出现FAIL，则说明该引脚与电源或地存在连接性问题（见图11）。若无FAIL周期，则测
试通过。
2.3步骤三：Power-Short电源测试
Power-Short电源测试，基于DPS（Device Power Supply）电源模块，运用VFIM（Voltage Force Current Measurement）加载电压测量电流的方法进行Power-Short 电源短路测试。该方法使用DPS_TASK API，通过DPS向芯片电源引脚加载一小电压，然后测量电源端与地端的电流，
对
测试工具2021.01
测量值进行比较，来判断是否存在电源通道短路的情况。该
测试方法用于新封装完成的芯片电源短路连通性测试使用，
由于向电源仅提供一小电压，因此可防止因设计、制造等问
题导致的电源短路而造成破环性的影响，如短路发热将测试
座或测试设备烧坏等。同时对电源不能正常的电的器件，也
可作为一种测试分析手段应用。
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图13Power-Short测试电平设置
蝶型弹簧ON_FIRST_INVOCATION_BEGIN();
CONNECTO;
dpstask.pin(mPowerPIN).ain(0V).aax(l V);
dpstask.saaples(128).execMode(TM::PVAL).execute。；
ON_FIRST_INVOCATION_END();
for(it=expandedDpsPins.begin():it!=d();++it)
{
2.3.1测试原理
通过向测试芯片电源引脚施加一小电压，测量与地端的电流，判定芯片是否存在电源短路情况。使用DPS供一小电压，利用DPS_TASK API编程，实现对测试条件的设置、执行和判定，判定值与工艺及电源设计有关，因此初次测试需要进行摸底测试来确定判定值。若测量到的电流大于判定电流的情况，
那么就存在电源短路。此方法不需要使用测试向量，基于常规的Level Equation建一个Power-Short测试的Spec，基于DPS-TASK的编程即可实现。测试原理图如图12所示。
cggt«"I_Powe r_sho rt"«":"«Value(*it)«endl;
Value(*it);
cout«*it«":"«dVal«endl；
TESTSET().cont(true).judgeAndLog_ParaaetricTest("pins","Limit_uA",dVal); I}—
图14Power-Short测试关键代码
c)测试结果。如图15所示，第一项测试结果是一只电源引脚VDD1_3V3与地短路的器件测试Failed的结果，第二项测试结果是更换另一只电源正常的器件测试PASS的结果。
site：l_________
VDD1_3V3：|3*99983uA|
VDD2.1V2：0.0396992uA
VDD3_3V3：0,134428uA
VDD4.1V5：0*00138529uA
VDD5.2V5：0*0236067uA_____
Testsu辻e：Continuity_Power_Short|_FAILEB]on site1
pins：VDI)l_3V3,VDD2_lV2,VDD3_3V3,VDD4_lV5,VDI)5_2V5
pins_coun
site；l
VDD1.3V3：0^00909687uft
VDD2_1V2：0.0382515uA
VDD3_3V3：0434367uA
VDD4_1V5：0*00146069uA
图12Power-Short电源短路测试原理VDD5.2V5：0*0236642uA_____ Testsuite：Continu i ty_Power_Short|PASSED]on site1
2.3.2测试方法
a）创建Level文件的Power-Short Spec。基于常规Level Equation创建文件，电源引脚电压值均设置为一小电压，如图13所示。
b）编写测试程序。设计接口参数，使多个电源引脚可选择，并且支持同测，利用DPS.TASK API实现对测试条件和测试执行的控制，实现对测试结果的获取，以及实现最终的测试判定。关键测试代码如下所示：
也二
Report Formatter EventFormatter
图15Power-Short测试结果
3结束语
本文介绍了一种连通性系统检测法，通过三步骤测试能够实现较系统全面的器件引脚连通性测试覆盖，同时也可根据测试需求选择其中的单一步骤使用。该方法能应用于各类器件的连通性测试，具有较强的测试通用性。文中分别从测试原理和测试方法进行详细介绍，并且提供了详细的设置参数、操作方法和图例，以及测试程序关键代码，能较好的为连通性测试提供参考。
（下转第99页）
申耳测说
ELECTRONIC
TEST
2021.01测试工具
感器LED——Green二极管发亮提醒温度传感器已经向单片机传递数据结果。CFD气流组织建模、CFD模型分析、温室气流组织物理层改造等技术手段。优化温室气流组织环境布局，提升温室环境温湿度检测系统效率。从而起到整体PUE能耗的有效降低作用。要对温室温湿度检测管理进行数据建模不仅需要CFD模型还是需要其他的工具对温室的环境进行数据模拟。FLUENT的用户界面清晰操作项
目简单明确，计算算法覆盖范围广阔，功能模块涉猎的范围广泛可以适用于数据温室温湿度检测现实情况的复杂的数据计算分析之中。
Fhuent可以通过计算模拟密闭的温室内部不同植物生长需要的温湿度实际情况检测其作用于温室的温湿度检测管理数据。由于自然因素作用于温室设备内部的效果不明显所以暂且不予考虑，根据温室内部的植物的整体排布情况来进行模拟分析制单片机的温室温湿度检测系统的输出功率大小，安放位置，型号大小选择等问题。
4结语
将显示屏设定为LED，这样就能保证系统的耗电量处于一个合理的范围，实现节能环保的效果且LED显示屏的使用寿命以及稳定性都要明显优于其他类型的显示器。在进行数据显示模式上则釆用BCD编码模式，保证输出结果的精确程度的同时性价比和对操作实验环境的要求也明显优于同类别的显示器，实现经济性和实用性的统一。科学利用智能计量仪器的实时监控功能，保证生产安全的同时还能优化生产条件。期待在未来能有更好的发展。
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(上接第119页)
握了基尔霍夫定律的相量形式，很少再出现有效值直接相加的情况；通过实验2中功率及功率因数的测量，学员深刻理解了有功功率的意义，对提高功率因数的实质豁然开朗。
在实作考核中，为了得到有效的实验数据和结论，需要学员提前熟悉理论内容，有时还需查阅实际电路的相关知识，如实验2中日光灯电路的连接，如不了解日光灯的原理，很容易接错电路，从而烧坏保险丝或日光灯管，致使实验失败。所以实作考核的设置调动了学员对本门课程的学习兴趣，提高了他们的自主学习能力，培养了他们分析问题、解决问题的能力，同时对于理实结合的动手实践能力也有极大的促进作用[5]«另外，在实验数据的分析过程中会发现，理论计算和实际测量之间会存在一定误差，但误差都在10%以内，学员可以直接体会到理论与实际的差别，工程意识感明显增强。
4结束语
电类基础课程中的定律、定理和分析方法是分析一切复杂电路的基础，也是该类课程学习的重点，围绕如何能让学员深入理解和掌握这些内容，结合课程工程实践性强的特点，在课程考核方式中合理的加入实作考核环节，并且加大s—Z—
锐射(上接第90页)
参考文献
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[2]DPS_TASK[K].Advantest Technical Documentation 实作考核的比例具有重要作用。经过对三门课程两轮的教学实践发现，加入实作考核环节后，学员对理论所学知识更加认可，学习积极性明显提高，自主学习能力显著提升，工程思维和工程意识都得到增强，较好地完成了课程教学目标，培养了学员的综合素质。
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作者简介
李玲(1990-)，女，讲师，主要从事电工、电子技术方面的教学和研究。
Center,2012-03-15:Tpic55630.
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