一种集成电路产品测试系统的设计与实现

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1、http://www.paper.edu.cn一种集成电路产品测试系统的设计与实现112曹维国，邓中亮，王峥1北京邮电大学电子工程学院，北京(100876)2凤凰微电子（中国）有限公司，北京(100084)E-mail：Weiguo.cao@gmail.com摘要：本文回顾了数字集成电路的测试技术；分析了该项技术在对SIM形式封装的数字集成电路测试中的缺陷和不足；针对目前的测试系统的单一和性能价格比例偏低的情况提出了一种新型的综合测试系统，详细介绍了该系统的工作原理及组成，讨论了该系统的软硬件设计方案，总结

2、了其优点。关键词：用户识别模块，集成电路，测试系统，精密测量单元1.引言数字集成电路测试的目的在于检测集成电路的故障并对检测到的故障进行定位、生成测试报告并对故障进行分类汇总以用于缺陷分析。从测试技术上分可分为测试生成技术、响应鉴别技术、测试仪技术和易测设计技术等。从测试方法上分可分为人工测试和穷举测试法、ATPG(自动测试图形生成)、DFT(DesignForTest，可测性设计)、BST(边界扫描测试)和[1]BIST(BuildInSelfTest，内建自测试)等。从阶段可分为设计阶段测试、生产阶段测

3、试和产[2]品测试。测试技术和测试方法具有通用性和共用性，而阶段性测试则跟被测对象的不同会[3]衍生不同的测试系统尤其是在产品测试阶段。设计阶段测试可借助强大的EDA（ElectronicDesignAutomation，电子设计自动化）工具，生产阶段的测试由集成电路制造商完整的制造体系来保证，但是封装后的数字集成电路的外形各种各样，管脚有多有少，尤其是对SIM（SubscriberIdentityModule，用户识别模块）形式封装的数字集成电路的产品外部只有8个管脚可以利用，从而造成了该类产品测试阶段通

4、用性和专用性的矛盾。目前针对SIM封装形式的数字集成电路进行产品测试的系统十分稀缺且都具有共同的不足：1)没有补偿电路，无法进行回零测试；2)只能进行电气性能的开短路和漏电流测试，无法进行加压测流和加流测压；3)只能进行电气性能的测试，无法完成逻辑功能的测试；4)价格比较高。结合SIM封装形式的数字集成电路产品测试系统的要求和企业产品的具体应用进行设计开发了一套专用测试系统，实现对SIM封装形式的数字集成电路的逻辑功能测试和电气性能测试，并对测试的结果进行汇总分析形成报告以用于缺陷分析。2.系统介绍本测试系

5、统由控制计算机﹑测试电路和测试适配器三部分组成.适用于SIM封装形式下的集成电路的开短路测试﹑工作电流测试﹑输入管脚漏电流测试﹑输出电平测试和基本逻辑功能测试。并且具备16个芯片的并行测试能力。系统框架图如图1所示：-1-http://www.paper.edu.cn图1系统框架图[4]本测试系统的核心测试程序烧录在MCU（MicroControllerUnit，微控制单元）上，可以保证高效而又准确的对SIM进行电气性能的测试；PMU（PowerManagementUnit，精密测量单元）和DSP（Digi

6、talSignalProcessing，数控电源）是本测试系统的核心部分，准确地为需要测试的管脚提供可编程电压、电流，并执行MCU的指令进行加压测流和加流测压；继电器矩阵则在上位机的控制下进行管脚的切换以完成测试逻辑功能模块和测试电气性能功能模块的切换，丰富测试系统的逻辑功能测试。上位机完成对测试系统的控制，发送测试指令，接收测试结果并对结果进行判断，对不合格的产品的测量数据进行汇总和分析形成测试报告。3.测试技术3.1逻辑功能测试对SIM产品的逻辑功能测试即ATR（AnswerToReset，复位应答）测

7、试。ATR是SIM对复位的响应而发送的一序列字节，它包括着与SIM传输协议有关的参数信息，这些信息是由SIM制造商预先写在SIM的ROM里的。ATR要求的时序图如图2（图2中各管脚名[5]称见表1）：-2-http://www.paper.edu.cn图2ATR时序图表1SIM管脚名称表C1C2C3C4C5C6C7C8VCCRSTCLKRFUGNDVPPI/ORFU3.2电气性能测试在进行电气性能测量之前测量系统会首先执行回零操作进行系统自身的校准。本测试系统采用12位A/D、D/A、分档和开尔文接发等手段

8、来实现高精度测量。主要的测量方法采用FVMI（ForceVoltageMeasureCurrent，加压测流）、FIMV（ForceCurrentMeasureVoltage，加流测压）和FVMV（ForceVoltageMeasureVoltage，加压测压）。详细测量值、响应速度和分辨率要求范围请参阅参考文献[6]，本文不进行详细说明。4.软件设计4.1软件架构以PC作为主机采用PCI扩展串口卡控制16个模块