半导体测试基础

一、基础术语

1.DUT

需要被实施测试的半导体器件通常叫做DUT（Device Under Test,一般就是被称为‘被测器件’）

器件引脚的常识

（1）数字电路中的引脚分为“信号”、“电源”和“地”三部分，

信号脚：包含输入、输出、三态和双向四类
输入：在外部信号和器件内部逻辑之间起缓冲作用的信号，它让输入管脚感应到电压并将它转换为内部逻辑能够识别的‘0’和‘1’电平，（就是外部信号到输入管脚再到0和1）
输出：输出管脚提供正确的逻辑‘0’或‘1’的电压，并提供合适的驱动力---电流
三态：输出的一类，它有关闭的能力（达到高阻态的状态）

（2）电源脚

“电源“和”地”统称为电源脚，因为它们组成供电回路，有着与信号引脚不同的电路结构。
VCC：TTL器件的供电输入引脚。
VDD：CMOS器件的供电输入引脚。
VSS：为VCC或VDD提供电流回路的引脚
GND：地，为信号引脚或其他电路节点提供参考0电位，

2.测试程序

目的：半导体测试程序的目的是控制测试系统硬件一一定的方式保证被测器件达到或超越他那些设计书内的设计指标

测试程序通常被分为几部分：DC测试，功能测试，AC测试等。
（1）DC测试验证电压及电流参数；
（2）功能测试验证芯片内部一系列逻辑功能操作的正确性；
（2）AC测试用以保证芯片能在特定的时间约束内完成逻辑操作。

3.测试系统（ATE）

测试系统称为ATE，由电子电路和机械硬件组成，是由同一个主控制指挥下的电源、计量仪器、信号发生器、模式（pattern）生成器和其他硬件项目的集合体，用于模仿被测器件将会在
应用中体验到的操作条件，以发现不合格的产品。 测试系统硬件由运行一系列指令（测试程序）的计算机控制，在测试时提供合适的电压、电流、时序和功能状态给DUT并检测DUT的响应，对比每次测试的结果和预先设定的界限，做出pass或fail的判断。

DC子系统包含有DPS、RVS、PMU

（1）DPS（Device Power Supplies,器件供电单元），DPS为被测器件的电源管脚提供电压和电流；
（2）RVS（Reference Voltage Supplies,参考电压源），RVS为系统内部管脚测试单元的驱动和比较电路提供逻辑 0 和 1 电平提供参考电压；
（3）PMU（Precision Measurement Unit,精密测量单元）PMU电路进行精确的DC参数测试。

4.PMU

    PMU（Precision Measurement Unit，精密测量单元）用于精确的 DC 参数测量，它能驱动电流进入器件而去量测电压或者为器件加上电压而去量测产生的电流。PMU 的数量跟

测试机的等级有关，低端的测试机往往只有一个 PMU，同过共享的方式被测试通道（testchannel）逐次使用；中端的则有一组 PMU，通常为 8 个或 16 个，而一组通道往往也是 8
个或 16 个，这样可以整组逐次使用；而高端的测试机则会采用 per pin 的结构，每个 channel配置一个 PMU。
这是一个很重要的东西，以后还要添加.........

5.管脚电路

    管脚电路（PE,Pin Electronics）是测试系统资源部和待测器件之间的接口，它给待测器件提供输入信号并接收待测器件的输出信号

PE电路通常包括：
1.提供输入信号的驱动电路
2.驱动转换及电流负载的输入输出切换开关电路
3.检验输出电平的电压比较电路
4.与PMU的连接电路
5.可编程的电流负载
6.用于高速电流测试的附加电路

6.测试开发的基本规则

1.永远不要将 DUT 的输入管脚当作输出管脚进行功能测试。最常见的是在 pattern中，如果一个输入管脚在此测试项不需要去管（既给 0 或给 1 不影响此测试结果），我们有人就给它‚X‛，而‚X‛是输出测试的 mask 态，这样测试机就会将此管脚当作输出去处理，连接到比较电路，只是对结果不做比较。记住，在功能测试中，输入管脚不能直接测试以期得到 pass/fail 的结果；信号施加到输入管脚，我们需要测试的是输出管脚

2.永远不要将测试机的驱动单元连接到 DUT 的输出管脚。此举会造成测试机和器件本身会在同一时间驱动电压和电流到该管脚，当它们在某一点相遇时，那就是狭路相逢勇者胜了，输的一方会受伤哦！

3.永远不要悬空（float）某个输入管脚，一个有效的逻辑必须施加到输入管脚，0或者 1。对于 CMOS 工艺的器件，悬空输入管脚会造成闩锁（latch-up）现象，导致大电流对器件造成破坏

4.永远不要施加大于 VDD 或小于 GND 的电压到输入或输出管脚。否则同样会引起浪涌现象损害器件。

5.驱动电压信号到 DUT 时，记得设置电流钳制，限制测试机的最大输出电流

6.驱动电流信号到 DUT 时，记得设置电压钳制，限制测试机的最大输出电压

7.永远不要在驱动单元与器件引脚连接时改变驱动信号（电压或电流）的范围，也不要在这个时候改变 PMU 驱动的信号类型（如将电压驱动改为电流驱动）