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1.1 引言

1.1.1 集成电路测试的定义

集成电路(Integrated Circuit,IC)测试是指对集成电路或模块进行检测,通过对集成电路的输出响应和预期输出进行比较,以确定或评估集成电路元器件功能和性能的过程。集成电路测试是验证设计、监控生产、保证质量、分析失效及指导应用的重要手段。

集成电路测试贯穿于集成电路设计、制造、封装和应用全过程之中 [1] ,相关示意图如图1-1所示。一款集成电路在流片之前,一定要经过原型验证测试;在流片回来后封装之前要进行晶圆测试(中测),剔除不合格品,避免封装管壳的浪费;封装好的产品要通过成品测试,成品测试是集成电路产品的最终测试 [2] 。只有通过测试的电路才能作为成品发货。测试人员需要针对集成电路不同的应用目的和不同的使用条件进行全面或特定的测试(如筛选测试、二次筛选测试、分析测试等)。

图1-1 集成电路测试贯穿集成电路产业链示意图

1.1.2 集成电路测试的基本原理

图1-2 所示的是集成电路测试的基本原理,通过对被测集成电路输入激励信号,检测输出响应,并根据预期输出完成各项功能的评估。

图1-2 集成电路测试原理图

如果对已知功能的被测器件(Device Under Test,DUT)进行测试,理论输出响应 Y 0 是根据测试中对装置输入的原始激励信号 X 和已知的被测设备功能 F x )来确定的,测试设备的实际输出响应为 Y 。若 Y Y 0 相同,则器件功能正常;若 Y Y 0 不同,则器件有故障。测试的基本任务是:生成测试输入激励,将测试输入激励施加给被测器件,检测并分析输出响应的正确性 [3]

1.1.3 集成电路测试的意义与作用

1.集成电路测试的意义

不论是用作集成电路产品的设计功能实现、性能参数验证和分析,还是用作产品质量管理,集成电路测试都属于芯片设计制造的重要环节。测试的主要目的是检测电路是否符合设计要求并寻找偏差、故障来源。问题有可能是测试本身引入的,也可能来自产品的设计、制造工序等。研究测试技术就是在允许的质量和经济条件下制订恰当的测试计划,即以较低成本达到尽可能高的故障检测率。

集成电路应用范围不断扩大,现已广泛应用于整机系统中 [4] 。集成电路的品质直接影响系统的稳定性。芯片制造商必须检测并剔除有缺陷的产品,这是在制造过程中要解决的重要难题。良好的测试流程能够使得有缺陷的产品在销售前就被剔除,这对提高产品质量、构筑生产与销售的良性关系和树立良好的公司形象都非常重要。集成电路测试的意义不仅仅是检测缺陷产品,更重要的是找出设计制造方面存在的问题并进行解决,进一步提高产品合格率、生产量,并通过产品测试数据分析、优化产品设计方案。

2.集成电路测试的作用

集成电路测试是保证良品率的重要环节,同时也是成本控制的主要手段,其在集成电路生产过程中起着十分重要的作用。集成电路产品投入市场前,需对电路进行全方位的测试,这不仅可以判断芯片参数和性能是否符合设计规范要求,还可以从测试结果的详细数据中对芯片的结构、功能和各种电气性能指标进行全面反映。因此,对集成电路进行测试可有效提高芯片的成品率及生产效率 [5]

集成电路测试的作用主要表现在以下几点。

(1)检测:确认被测器件(DUT)是否有故障。

(2)诊断:识别DUT的特定故障。

(3)描述器件特性:确认并校正设计或测试中的错误。

(4)失效模式分析(Failure Mode Analysis,FMA):识别导致DUT缺陷的制造过程中的错误。

集成电路测试技术随着集成电路的发展而不断进步和完善,对整体集成电路产业的进步和应用推广起到了重要的推动作用。随着集成电路产业的快速壮大,各类新的设计、新的工艺不断出现。各种超大规模集成电路,尤其是系统芯片(System on Chip,SoC) [6] 和系统级封装(System in Package,SiP)的出现,使得芯片迅速投入量产过程的难度增加 [7] ,因此验证测试变得更加必要。集成电路测试作为电路功能验证和产品质量检测的关键环节,其重要性和带来的经济效益不言而喻。 qWKW+siAfYvx6NsahFOTIToKMz2rmT99NOhSa/7QpupolVfuWJJhmWh0vcOpicDb

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