基于STS8200系统平台的8587芯片仿真及测试毕业论文

 2022-05-12 09:05

论文总字数:23318字

摘 要

伴随着半导体集成电路制造技术的不断发展,超大规模集成电路的规模无论在尺寸上还是在集成度上都有了很大的改善,但是由于集成电路的结构和工艺日益复杂,电子产品从质量和经济两个方面都在很大程度上依赖于测试技术的发展与应用,从而导致一些高精度的集成电路的生产成本取决于测试成本,因此芯片测试的理论和技术也成为研究大规模集成电路的重要部分。

虽然当前测试水平与国际相比仍存在一定的差距,但国产集成电路测试设备已有一定的发展,市场上各种型号国产测试仪在应对中一些低端芯片测试的时候往往表现得更为优越。而本文主要讨论如何在STS8200测试平台上实现一般模拟芯片的测试。论文首先介绍了该测试机台的特点、工作原理,然后根据实际的测试要求选择合适的源模块,接着画出原理图及其相应的PCB图,最后编写程序进行上机调试。

关键词:集成电路 芯片测试 测试机 STS8200测试平台

The simulation and test of 8587 based on STS8200 system

Abstract

With the development of semiconductor integrated circuit manufacturing technology, the scale of the VLSI circuit has greatly improved both in size and in the degree of integration. However, the structure and process of the IC are becoming more and more complex, the electronic products from depend on the development and application of the testing technology to a great extent from two aspects of quality and economy. It is lead to some high accuracy of the IC testing costs determine the production costs. As a result, the theory and technology of chip testing have become the important part of the research on the large-scale integrated circuits.

Although there is still a gap in current test level between domestic and foreign. But there is a development in the domestic IC testing equipment. Various types of domestic tester in response to some of the low-end chip test often performed better. This paper mainly discusses how to implement the general simulation chip on the STS8200 test platform. Firstly, this paper introduces the characteristics and working principle of the test machine, then according the requirement to choose the right source module, and then draws the schematic diagram and its PCB diagram. Finally, the program will be debugged.

Key Words:integrated circuit; chip test; testing machine; STS8200 test platform

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1 集成电路发展方向 1

1.2 目前相关测试技术的发展情况 1

1.3 本文的安排 2

第二章 方案论证 4

2.1 课题整体设计思路 4

2.2 测试机选择与介绍 5

2.2.1 测试机的构成 5

2.2.2 积分式电压电流源基本原理 7

2.2.3 四线开尔文测试方法 8

2.3 测试主机的工作方式 10

2.3.1 工作方式及其分类 10

2.3.2 工作方式的转换 11

第三章 用户板设计 13

3.1 总体电路实现 13

3.1.1 8587芯片测试规范 13

3.1.2 浮动源与共地源的区别 13

3.1.3 源模块的选取 13

3.1.4 原理图的设计 15

3.2 PCB的绘制过程 16

3.2.1 元器件的布局 17

3.2.2 布线的基本规则 17

第四章 软件设计 19

4.1 总体流程图 19

4.2 具体程序分析设计 21

4.2.1 初始化 21

4.2.2 FOVI模块 22

4.2.3 FPVI模块 22

4.3 程序调试过程 23

第五章 电路整合与调试 25

5.1 电路连接与调试 25

5.1.1 源模块校准 25

5.1.2 电路整合调试 25

5.2 测试数据分析与改进 29

参考文献 30

致 谢 31

附录 32

第一章 绪 论

1.1 集成电路发展方向

由于集成电路复杂程度的不断提高,集成电路的各项需求不断突出。主要体现在设计工具和设计方法、制造工艺和相关设备、应用、测试几个方面。EDA工具的供应商也伴随着集成电路工具要求不断提高应运而生。各种专用的集成电路加工设备也不断涌现。在应用方面各种电子设备同样不断开拓创新。在测试方面由于芯片的测试成为芯片设计生产的主要成本因此如何降低成本提高测试工业的自动化成为整个集成电路发展的重中之重。

1.2 目前相关测试技术的发展情况

晶圆是制作半导体集成电路的基本材料,其原材料是硅形状为圆形。在晶圆制作的每一个独立的集成电路又被称为晶粒,在芯片封装前对每颗晶粒进行测试则称之为晶圆测试。测试过程中必须确保每颗被测晶粒满足该器件的性能规范包括:电压、电流、时序和功能,当有晶粒不满足时,将会被打上不良品标记,在切片过程中不良品将报废。一旦晶粒封装好后,又会进行测试即成品测试,也称之为最终电性能测试。如果探针卡或者圆片测试设备限制了电路的性能,在成品测试阶段需要比圆片测试要求更严格。

芯片测试的难度随着集成电路复杂化的不断增加而提高。对很大一部分的芯片来说测试费用已经占了集成电路生产制造的主要部分。对于超大规模集成电路可能会需要上百次的电压、电流、时序测试,为全面实现器件的功能特性会经历上百万次的功能测试步骤。为了实现这种复杂的测试,于是发展了测试系统平台。测试系统是指电子和机械化的硬件设备模拟当待测器件投入应用时的工作条件,由此筛选出不良品,该测试系统也就是所谓的自动测试设备(ATE)。ATE是由测试设备和计算机组成,计算机通过运行测试程序来控制测试硬件。测试机(tester)必须向器件提供精确的电压,电流,时序和功能状态并且监控器件每次测试的反馈,然后测试系统会将每次测试的结果预预定限制范围进行比较来做出通过或失败的判断。测试系统实际上是一组电源,仪表,信号发生器,发生器和其他硬件项目,集中在一个主控制器下工作。典型的测试系统会产生连续的测试结果并且能够可以快速、可靠地重复写入,而为了保证测试结果的正确性和稳定性,在测试前对测试系统进行校准能够确保设备在施压和测压时的精确度。进行圆片测试时,探针卡需要从物理上以及电气上连接测试系统和芯片。被称作负载板(Load Board)的接口电路板连接着探针卡和测试系统中的硬件设备。载板和探针卡共同作用以确保电信号在测试系统和芯片之间来回传输。进行成品测试时,可以通过在在载板上安装一个芯片载板(Contactor)并手动插入芯片,这种方法被称为手测。然而更快速的测试方法是使用自动化的器件分选机(handler)来进行,分选机上有一系列控制接触的抓臂用来将封装上的引脚对应到电路载板上,在测试电路与芯片间形成了完整的电气路径。分选机可以快速抓取一个未测的器件并把它插入测试工位,然后将已测的器件移开并根据通过或失败的测试结果,将器件放入特定的分类桶里。

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