半導(dǎo)體老化測試系統(tǒng)

目前市面上有多種老化測試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法，除了老化系統(tǒng)生產(chǎn)廠商制造的通用型產(chǎn)品外，半導(dǎo)體廠商也在內(nèi)部開發(fā)了一些供他們自己使用的此類系統(tǒng)。大多數(shù)系統(tǒng)都采用計(jì)算機(jī)作主機(jī)，用于數(shù)據(jù)采集和電路基本控制，而一些非計(jì)算機(jī)系統(tǒng)只能用LED作為狀態(tài)指示器，需要人工來收集數(shù)據(jù)。為了能對老化板上的每一器件作獨(dú)立測試，必須要在老化系統(tǒng)控制下將每個(gè)器件與其它器件進(jìn)行典型隔離。內(nèi)存件非常適合于這種場合，因?yàn)樗麄儽辉O(shè)計(jì)成按簇方式使用并帶有多路選通訊號，而邏輯器件則可能無法使用選通訊號，這使得在老化系統(tǒng)中設(shè)計(jì)通用邏輯測試會更難一些。因此針對不同器件類型存在不同的邏輯老化系統(tǒng)是很正常的。

老化測試系統(tǒng)可歸為兩大類：邏輯器件和內(nèi)存。邏輯器件測試系統(tǒng)又可分為兩類：平行和串行；同樣內(nèi)存測試系統(tǒng)也可分為兩類：非易失性和易失性。

邏輯器件老化測試

邏輯器件老化測試是兩類系統(tǒng)中難度最大的，這是因?yàn)檫壿嫯a(chǎn)品具有多功能特性，而且器件上可能還沒有選通訊號引腳。為使一種老化測試系統(tǒng)適應(yīng)所有類型的邏輯器件，必須要有大量的輸入輸出引線，這樣系統(tǒng)才能生成多引腳器件通常所需的多種不同信號。老化系統(tǒng)還要有一個(gè)驅(qū)動板，作為每個(gè)信號通路的引腳驅(qū)動器，它一般采用較大的驅(qū)動電流以克服老化板的負(fù)載特性。

輸出信號要確保能夠?qū)π枳骼匣娜魏纹骷愋瓦M(jìn)行處理。如果老化板加載有問題，可以將其分隔成兩個(gè)或更多的信號區(qū)，但是這需要將驅(qū)動板上的信號線數(shù)量增加一倍。大多數(shù)平行輸出信號利用專用邏輯、預(yù)編程EPROM或可重編程及可下載SRAM產(chǎn)生，用SRAM的好處是可利用計(jì)算機(jī)重復(fù)編程而使老化系統(tǒng)適用于多種產(chǎn)品。邏輯器件老化測試主要有兩種實(shí)現(xiàn)方法：平行和串行，這指的是系統(tǒng)的輸入或監(jiān)測方式。一般來說所有邏輯器件測試系統(tǒng)都用平行方式把大量信號傳給器件，但用這種方式進(jìn)行監(jiān)測卻不能講老化板上的每一個(gè)器件分離出來。

平行測試法

平行測試是在老化過程中進(jìn)行器件測試最快的方法，這是因?yàn)橛卸鄺l信號線連在器件的輸入輸出端，使數(shù)據(jù)傳輸量達(dá)到最大，I/O線的輸入端由系統(tǒng)測試部分控制。平行測試有三種基本方式：各器件單選、單引腳信號返回和多引腳信號返回。

串行測試法

串行測試比平時(shí)測試作業(yè)容易一些，但是速度要慢很多。除了每個(gè)器件的串行信號返回線，老化板上的每個(gè)器件通常都并聯(lián)在一起。該方法用于有一定處理功能并可藉由一條信號返回線反映各種狀態(tài)的器件。測試時(shí)傳送的數(shù)據(jù)必須進(jìn)行譯碼，因此老化板上應(yīng)有數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

RS-232C或同等協(xié)議

一種串行監(jiān)測方法是在老化板上采用全雙工RS-232C通訊協(xié)議，所有器件的其它支持信號都并聯(lián)在一起。RS-232C發(fā)送端通常也連到所有器件上，但同時(shí)也支持老化板區(qū)域分隔以進(jìn)行多路再使用傳輸。每個(gè)器件都將信號返回到驅(qū)動板上的一個(gè)RS-232C接收端，該端口在驅(qū)動板上可以多路再使用。驅(qū)動電路向所有器件傳送信號，然后對器件的RxD線路進(jìn)行監(jiān)控，每個(gè)器件都會被宣導(dǎo)，系統(tǒng)則將得到的數(shù)據(jù)與預(yù)留值進(jìn)行比較。這種測試系統(tǒng)通常要在驅(qū)動板上使用微處理器，以便能進(jìn)行RS-232C通訊及作為故障數(shù)據(jù)緩沖。

邊界掃描

邏輯器件老化的最新趨勢是采用IEEE1149.1規(guī)定的方法。該方法也稱為ITAG或邊界掃描測試，它采用五線制（TCK、TDO、TDI、TMS及TRST）電子協(xié)議，可以和平行測試法相媲美。采用這種方法時(shí)，JTAG測試端口和整個(gè)系統(tǒng)必須要設(shè)計(jì)到器件的內(nèi)部。器件上用于JTAG測試的電路屬于專用測試口，用來對器件進(jìn)行測試，即使器件裝在用戶終端系統(tǒng)上并已開始以后，該測試口還可以使用。一般而言，JTAG埠采用很長的串聯(lián)緩存器鏈，可以訪問到所有的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)。每個(gè)緩存器映像器件的某一功能或特性，于是，訪問期間的某種狀態(tài)只需將該緩存器的狀態(tài)數(shù)據(jù)串行移位至輸出端即可。采用同樣技術(shù)可完成對器件的編程，只不過數(shù)據(jù)是藉由JTAG端口串行移位到器件內(nèi)部。IEEE1149.1的說明里詳細(xì)闡述了JATG端口的作業(yè)。

內(nèi)存老化

內(nèi)存老化和測試的線路實(shí)現(xiàn)起來相對簡單一些，所有器件藉由統(tǒng)一方式寫入，然后單獨(dú)選中每個(gè)器件，將其存入的數(shù)據(jù)讀出并與原來的值對照。由于具有控制和數(shù)據(jù)采集軟件以及故障數(shù)據(jù)評估報(bào)告算法，所以內(nèi)存老化測試對生產(chǎn)商非常有用。

大多數(shù)內(nèi)存件支持多個(gè)選通引腳，因而老化測試系統(tǒng)采用簇方式讀回?cái)?shù)據(jù)。某些系統(tǒng)具有很寬的數(shù)據(jù)總線，每一簇可同時(shí)讀取多個(gè)器件，再由計(jì)算機(jī)主機(jī)或類似的機(jī)器對器件進(jìn)行劃分。增加老化板上的平行信號數(shù)量可提高速度，減少同一條平行信號線所連器件數(shù)，并且降低板子和器件的負(fù)載特性。

易失性內(nèi)存（DRAM和SRAM）

易失性內(nèi)存測試起來是最簡單的，因?yàn)樗鼰o需特殊算法或時(shí)序就可進(jìn)行多次擦寫。一般是所有器件先同時(shí)寫入，然后輪流選中每個(gè)器件，讀回?cái)?shù)據(jù)并進(jìn)行比較。由于在老化時(shí)可重復(fù)進(jìn)行慢速的刷新測試，因此DRAM老化測試能夠?yàn)楹髠?cè)制程節(jié)省大量時(shí)間。刷新測試要求先將數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存，再等待一段時(shí)間使有缺陷的儲存單元放電，然后從內(nèi)存中讀回?cái)?shù)據(jù)，找出有缺陷的儲存單元。將這部分測試放入老化意味著老化后的測試制程不必再進(jìn)行這種很費(fèi)時(shí)的檢測，從而節(jié)省了時(shí)間。

非易失性內(nèi)存（EPROM和EEPROOM）

非易失性內(nèi)存測試起來比較困難，這是因?yàn)樵趯懭胫氨仨毾葘⒗锩娴膬?nèi)容擦除，這樣使得系統(tǒng)算法更困難一些，通常還必須使用特殊電壓來進(jìn)行擦拭。不過其測試方法基本上是相同的：把數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存再用更復(fù)雜的算法將其讀回。