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SoC测试的发展趋势及挑战

来源:    作者:    发布时间:2015-11-28 22:48:53    浏览量:

1前言

随着半导体科技的进步,我们已经可以把越来越多的电路设计在同一个芯片中,这里面可能包含有中央处理器(CPU)、嵌入式内存(Embeddedmemory)、数字信号处理器(DSP)、数字功能模块(Digita一体电感器lfunction)、模拟功能模块(Analogfunction)、模拟数字转换器(ADC,DAC)以及各种外围配置(USB,MPEG,…)等等,这就是我们所说的SoC(系统单芯片)技术。目前,很多具有中央处理器功能的消费性电子产品,如视频转换器(Set-topbox)、移动电话(mobilephones)和个人数字助理(PDA)等等,都可称之为SoC芯片。这类产品不仅在市场上占有重要地位,且其销售量还在不断的增长当中,已经越来越成为消费性电子的主流产品。

这类产品对成本与市场价格相当敏感,因此,业者的竞争力便来自于谁能更好的控制成本。由于在一个芯片中电感器厂家集成了多种不同的功能模块,SoC技术的发展为降低这类消费性电子产品的成本提供了机会。与此同时,由于功能模块的高度集成,SoC芯片的设计、制造和测试过程也变得更为复杂。

降低测试成本一向是业者关注的焦点之一,而测试系统的选择又是其中之重。安捷伦公司推出的93000SoC测试系统,完全以业者的需求为考量,适时解决了业者的相关难题,为业者提供了最为经济有效的测试方案。

为使读者进一步了解安捷伦93000SoC测试系统所涵盖的功能及原理,本文针对SoC芯片的测试需求,从93000SoC系统的共时测试模式和混合信号测试功能进行了讨论。

2SoC芯片的测试需求

SoC芯片内部非常复杂,研发制造的技术一直处于持续改进的状态。同样的,在测试上也遇到前所未有的难题。SoC芯片中:

(1)晶体管的数目越来越多。

(2)为了符合顾客的需求,芯片所提供的功能越来越多。

(3)各个不同功能模块运作的频率往往不同。

(4)各功能模块所使用的电压也可能不同。

(5)各功能模块的测试原理也不相同。

如何能有效进行SoC芯片的测试工作,是学术界、产业界与各个研究单位都在努力解决的问题。目前有一种方法,叫做内置自检(BIST,Build-InSelfTest)。运用这种测试方法时,在芯片的设计阶段,就必须把自检测试的原理考虑进去,在制造芯片的电路中也必须要加入一些额外的自检测试电路。测试时,只要给予芯片一些基本的信号,激活其自检测试功能,通过芯片内部的自检测试电路,即可得知芯片的好坏状况。这种方法的优点是使得测试变得很简单,只需负责激活芯片内部的自检测试功能,然后再把测试结果判读出来就好了。但是,自检测试也有其缺点。首先,制造时必须要加入额外的自检测试电路,因此芯片的大小及成本会增加﹔其次,在目前的应用中,只有内存芯片的自检测试功能比较成熟,测试的覆盖率较高,其它方面的芯片自检测试功能都还在研究阶段,尚无法应用在实际测试之中﹔第三,在从事错误分析电感器生产的过程中,自检测试所提供的结果有限,只能提供较少的信息来做分析。

另一种方法是运用传统的测试技术。由于SoC芯片的功能与应用有相当的复杂性和多变性,因此对测试系统所具有的能力也要求较高。测试设备本身必须要具备测试各种不同功能模块的能力,包含对逻辑、模拟、内存,高速或高频电路的测试能力等等。同时测试系统最好是每个测试通道都有自己的独立作业能力,避免采用资源共享的方式,以便能够灵活运用在各种不同的测试功能上。

芯片结构的复杂化,测试内容的多样化,使得SoC芯片的测试成本有不降反升的趋势,也使业者对测试系统的提出了更高的要求。安捷伦公司推出的93000SoC测试系统,以其独到的设计、灵活的配置和完善的功能,达到了这一要求。

3共时测试(ConcurrentTest)

以往测试SoC芯片,大多是采用分电容器和电感器模块测试的方式,例如先测试数字部分的电路功能是否正常,然后测试内存部分,接下来再测试模拟部分,依此类推。这种方式较简单,直接从现有的各种测试经验转移过来即可,不过却会花上许多测试时间。现在有一种新的测试技巧,就是同时针对不同的功能模块同时来作测试,亦即所谓的共时测试,可大幅度的缩减测试SoC芯一体电感片所需的时间。此观念其实不难,却是SoC测试前所未有的突破,当然这也需要其它多方面的配合,比如,在设计方面必须事先考虑到可测性设计(DFT),要能够允许测试系统同时存取到芯片内的不同模块﹔此外,各个模块之间的隔离要做好,使彼此的干扰问题减少;最后,测试系统要有相应的功能,可以同时测试各种不同的功能模块。

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