1 存儲器芯片測試
存儲器芯片是在特定條件下用來存儲數(shù)字信息的芯片。存儲的信息可以是操作代碼，數(shù)據(jù)文件或者是二者的結(jié)合。根據(jù)特性的不同，存儲器可以分為以下幾類，如表1所示。
2 存儲器術(shù)語的定義
在討論存儲器芯片測試之前，有必要先定義一些相關(guān)的術(shù)語。
寫入恢復(fù)時(shí)間(Write Recovery
Time)：一個存儲單元在寫入操作之后到能正確讀取之前這中間必須等待的時(shí)間。
鎖存時(shí)間(Hold Time) ：輸入數(shù)據(jù)電平在鎖存輸入時(shí)鐘之后必須保持的時(shí)間間隔。
數(shù)據(jù)保存時(shí)間（Pause
Test）：存儲器單元能保持它們狀態(tài)的時(shí)間，也是存儲器內(nèi)容能保持時(shí)間的測試。
刷新時(shí)間(Refresh Time) ：存儲器刷新前的最大允許時(shí)間間隔。
建立時(shí)間(Setup Time)：輸入數(shù)據(jù)電平在鎖存時(shí)鐘之前必須穩(wěn)定保持的時(shí)間間隔。
速度(Speed)：功能速度測試是通過重復(fù)地進(jìn)行功能測試，同時(shí)改變芯片測試的周期或頻率來完成的。測試的周期通常使用二進(jìn)制搜索的辦法來進(jìn)行改變。這些測試能夠測出芯片的最快運(yùn)行速度。
讀取時(shí)間(Access
time)：通常是指在讀使能，芯片被選中或地址改變到輸出端輸出新數(shù)據(jù)的所需的時(shí)間。讀取時(shí)間取決于存取單元排列次序。
3 存儲器芯片所需的功能測試
存儲器芯片必須經(jīng)過許多必要的測試以保證其功能正確。這些測試主要用來確保芯片不包含以下任何一種類型的錯誤：
存儲單元短路：存儲單元與電源或者地短路。
存儲單元開路：存儲單元在寫入時(shí)狀態(tài)不能改變。
相鄰單元短路：根據(jù)不同的生產(chǎn)工藝，相鄰的單元會被寫入相同或相反的數(shù)據(jù)。
地址開路或短路：這種錯誤引起一個存儲單元對應(yīng)多個地址或者多個地址對應(yīng)一個存儲單元。這種錯誤不容易被檢測，因?yàn)槲覀円淮沃荒軝z查輸入地址所對應(yīng)的輸出響應(yīng)，很難確定是哪一個物理地址被真正讀取。
存儲單元干擾：它是指在寫入或者讀取一個存儲單元的時(shí)候可能會引起它相鄰的存儲單元狀態(tài)的改變，也就是狀態(tài)被干擾了。
4 存儲器芯片測試時(shí)用于錯誤檢測的測試向量
測試向量是施加給存儲器芯片的一系列的功能，即不同的讀和寫等的功能組合。它主要用于測試芯片的功能錯誤。常用的存儲器測試向量如下所示，分別介紹一下他們的執(zhí)行方式以及測試目的。
全“0”和全“1”測試圖形:共含 4n個圖形內(nèi)容
執(zhí)行方式：對所有單元寫“1”再讀取驗(yàn)證所有單元。對所有單元寫“0”再讀取驗(yàn)證所有單元。
目的： 檢查存儲單元短路或者開路錯誤。也能檢查相鄰單元短路的問題。
棋盤格(Checkerboard)測試圖形:共含 4n個圖形內(nèi)容
執(zhí)行方式：先運(yùn)行0-1棋盤格向量，也就是第一個單元寫1，第二個單元寫0，第三個單元再寫1，依此類推，直到最后一個單元，接下來再讀取并驗(yàn)證所有單元。再運(yùn)行一個1-0棋盤格向量，就是對所有單元寫入跟0-1棋盤格完全相反的數(shù)據(jù)，再讀取并驗(yàn)證所有單元。
目的：
這是功能測試，地址解碼和單元干擾的一個最基本最簡單的測試向量。它還能檢查連續(xù)地址錯誤或者干擾錯誤，也通常用它作為存取時(shí)間的測量。
行進(jìn)（Marching）測試圖形:共含 5n個圖形內(nèi)容
執(zhí)行方式：先對所有單元寫0.讀取第一個單元，再對第一個單元寫1。再讀取第二個單元，再對第二個單元寫1，依此類推，直到最后一個單元。最后再重復(fù)上述操作，只是寫入數(shù)據(jù)相反。
目的：
這是功能測試，地址解碼和單元干擾的一個最基本最簡單的測試向量。它還能檢查連續(xù)地址錯誤或者干擾錯誤，也通常用它作為存取時(shí)間的測量。
行走（Walking）測試圖形:共含 2n^2個圖形內(nèi)容
執(zhí)行方式：先對所有單元寫0,再讀取所有單元。接下來對第一個單元寫1，讀取所有單元，讀完之后把第一個單元寫回0。再對第二個單元寫1，讀取所有單元，讀完之后把第二個單元寫回0。
繼續(xù)用“1”走遍整個存儲單元，然后全寫“1”，用“0”走遍整個存儲單元。
目的：
檢查所有的地址解碼錯誤。它的缺點(diǎn)是它的運(yùn)行時(shí)間太長。假設(shè)讀寫周期為500ns，對一個4K的RAM進(jìn)行行走（walking）圖形測試就需要16秒的測試時(shí)間。如果知道存儲器的結(jié)構(gòu)，我們可以只進(jìn)行行或者列的行走（walking）圖形測試以減少測試時(shí)間。
Galloping寫入恢復(fù)測試圖形：共含12n^2 個圖形內(nèi)容
執(zhí)行方式：對所有單元寫0。再對第一個單元寫1（基本單元），讀取第二個單元，然后返回來讀取第一個單元。再對第二個單元寫0，讀第二個單元。接下來再在其它所有單元和基本單元之間重復(fù)這個操作。等第一個單元作為基本單元的操作完成之后，再把第二個單元作為基本單元，再作同樣的操作。依此類推，直到所有單元都被當(dāng)過基本單元。最后，再重復(fù)上述過程，但寫入數(shù)據(jù)相反。
目的： 這是功能測試，地址解碼測試和干擾測試一個極好的向量。如果選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)序，它還可以很好地用于寫入恢復(fù)測試。同時(shí)它也能很好地用于讀取時(shí)間測試。
其他的測試向量都類似于以上這些向量，都基于相同的核心理念。
5 動態(tài)隨機(jī)讀取存儲器(DRAM)
動態(tài)隨機(jī)讀取存儲器（DRAM）的測試有以下的一些特殊要求：
①行地址和列地址在相同的地址線上輸入（行列地址復(fù)用）。他們分別通過RAS和CAS信號來鎖存。
②需要在固定的時(shí)間間隔內(nèi)對芯片進(jìn)行刷新。
③DRAM能夠進(jìn)行頁操作。因此需要保持行地址不變而改變列地址（或者相反）。
6 邏輯器件測試介紹
邏輯芯片功能測試用于保證被測器件能夠正確完成其預(yù)期的功能。為了達(dá)到這個目的，必須先創(chuàng)建測試向量或者真值表，用于檢測被測器件的內(nèi)部故障。按故障覆蓋率設(shè)計(jì)的真值表只能檢測覆蓋的故障。測試向量與測試時(shí)序結(jié)合在一起組成了邏輯器件功能測試的核心。
7 測試向量
測試向量-也稱作測試圖形或者真值表-由輸入和輸出狀態(tài)組成，代表被測器件的邏輯功能。輸入和輸出狀態(tài)是由字符來表示的，通常1/0用來表示輸入狀態(tài)，L/H/Z用來表示輸出狀態(tài)，X用來表示沒有輸入也不比較輸出的狀態(tài)。事實(shí)上可以用任何一套字符來表示真值表，只要測試系統(tǒng)能夠正確解釋和執(zhí)行每個字符相應(yīng)的功能。
測試向量是存儲在向量存儲器里面的，每行單獨(dú)的向量代表一個單一測試周期的“原始”數(shù)據(jù)。從向量存儲器里輸入的數(shù)據(jù)與時(shí)序，波形格式以及電壓數(shù)據(jù)結(jié)合在一起，通過通道電性能驅(qū)動電路施加給待測器件。待測器件的輸出通過通道電性能電路上的比較電路在適當(dāng)?shù)牟蓸訒r(shí)間與存儲在向量存儲器里的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。這種測試被稱作存儲響應(yīng)。
測試向量序列，除了待測器件的輸入輸出數(shù)據(jù)，還可能包含測試系統(tǒng)的一些運(yùn)作指令。比如，時(shí)序的實(shí)時(shí)變換意味著以一個又一個向量之間的時(shí)間值或信號的格式發(fā)生變化了。輸入驅(qū)動器可能需要被打開或者關(guān)閉，輸出比較器也可能需要選擇性地在周期之間開關(guān)。許多測試系統(tǒng)還支持像跳轉(zhuǎn)，循環(huán)，向量重復(fù)，子程序等微操作指令。不同的測試儀，其測試儀指令的表示方式可能會不一樣，這也是當(dāng)把測試程序從一個測試平臺轉(zhuǎn)移到另一個測試平臺時(shí)需要做向量轉(zhuǎn)換的原因之一。
比較復(fù)雜的芯片，其測試向量一般是由芯片設(shè)計(jì)過程中的仿真數(shù)據(jù)提取而來。仿真數(shù)據(jù)需要重新整理以滿足目標(biāo)測試系統(tǒng)的格式，同時(shí)還需要做一些處理以保證正確的運(yùn)行。通常測試向量是由上百萬行的獨(dú)立向量構(gòu)成的。測試向量或者仿真數(shù)據(jù)可以由設(shè)計(jì)工程師，測試工程師或者仿真工程師來完成，但是要保證成功的向量生成，都必須對芯片本身和測試系統(tǒng)有非常全面地了解。
8 測試資源的消耗值
當(dāng)開發(fā)一個功能測試時(shí)，待測器件各方面的性能與功能都要考慮到。以下這些參數(shù)都要仔細(xì)地進(jìn)行測試：
·VDD Min/Max (待測器件電源電壓)
·VIL/VIH (輸入電平)
·VOL/VOH (輸出電平)
·IOL/IOH (輸出負(fù)載電流)
·VREF (IOL/IOH轉(zhuǎn)換電平值)
·測試頻率（測試使用的周期）
·輸入信號時(shí)序（時(shí)鐘/建立時(shí)間/保持時(shí)間/ 控制）
·輸入信號格式（輸入信號的波形）
·輸出時(shí)序（在周期內(nèi)何時(shí)對輸出進(jìn)行采樣）
·向量序列（向量文件內(nèi)的開始/停止點(diǎn)）
上述的這些列表說明了功能測試會占用測試系統(tǒng)的大部分資源。功能測試主要由兩大塊組成，一是測試向量文件，另外一塊是包含測試指令的主測試程序。測試向量代表了測試待測器件所需的輸入輸出邏輯狀態(tài)。主測試程序包含了保證測試儀硬件能產(chǎn)生必要的電壓，波形和時(shí)序等所必需的信息，如圖1所示。
當(dāng)執(zhí)行功能測試的時(shí)候，測試系統(tǒng)把輸入波形施加給待測器件，并一個周期一個周期，一個管腳一個管腳地監(jiān)控輸出數(shù)據(jù)。如果有任何的輸出數(shù)據(jù)不符合預(yù)期的邏輯狀態(tài)，電壓或者時(shí)序，該功能測試結(jié)果為失效器件。
到現(xiàn)在我們討論了相對簡單的存儲器和數(shù)字芯片測試的基本測試技術(shù)。在此文接下來的兩章里，我們將討論測試更為復(fù)雜的混合信號和射頻/無線芯片的獨(dú)特要求。 |
