CN101484819B - 自动测试装置及与其配套使用的校准设备和校准方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种与自动测试装置(ATE)配套使用的校准设备。该校准设备包括具有扇出电路的线路。该比较侧扇出电路具有连接到ATE的第一信道的输入以及连接到ATE的N个(N>1)信道的输出，其中该N个信道不包括第一信道。ATE在第一信道上传播边沿，并且扇出电路将该边沿传输到该N个信道。可选地，与自动测试装置(ATE)配套使用的校准设备包括驱动侧电路。该驱动侧电路包括具有连接到ATE的N个(N>1)信道的多个输入以及连接到并非该N个信道之一的ATE的第二信道的输出的线路。ATE将边沿在N个信道的每个信道上传播并且该线路将每个边沿传播到ATE的第二信道。

Description

自动测试装置及与其配套使用的校准设备和校准方法

技术领域

本专利申请一般地涉及一种与例如自动测试装置(ATE)配套使用的校准设备。 

背景技术

自动测试装置(ATE)是指用于测试诸如半导体、电子电路以及印刷电路板组件的设备的自动的通常由计算机驱动的系统。由ATE测试的设备称为被测设备(DUT)。 

ATE通常包括计算机系统和测试设备或者具有相应功能的单个设备。引脚电路(pin electronics)通常是测试设备的一部分。引脚电路可包括驱动器、比较器和/或用于测试DUT的有源负载功能。该驱动器用于向测试设备上的引脚提供测试信号。 

ATE通常能够向DUT提供不同类型的信号。这些信号的示例是上述在DUT的测试期间所使用的测试信号(例如，测试DUT)。下一代高速存储器设备以高达至少每秒6.4千兆比特(Gbps)的数据传送速度工作。具体类型的这些设备(即新的存储技术(NMT)设备)需要3至6个设备输入或输出通道(信道)，以共享一个延迟调节电路以便节省晶元面积。结果，NMT设备的测试仪通常需要在DUT处提供具有通道间偏移(lane-to-lane skew)通常小于+/-25ps(皮秒)的精确度的信号。当前可用的校准技术使用机器人在DUT插口上探测，这由于机器人成本、维护成本以及校准时间成本而导致很昂贵。 

附图说明

图1是用于测试设备的ATE的框图。

图2是在ATE中使用的测试仪的框图。 

图3是与ATE配套使用的偏移校准设备的框图。 

图4是用于比较器通道间偏移测量的偏移校准设备中的信号路由芯片的框图。 

图5示出了用于驱动器通道间偏移测量的示例性信号路由芯片的框图。 

不同图中的相同参考数字表示相同元件。 

发明内容

根据说明性实施例，提供了一种与自动测试装置(ATE)配套使用的校准设备。该校准设备包括具有扇出(fanout)电路的线路。该扇出电路具有连接到ATE的第一信道的输入以及连接到ATE的N个(N>1)信道的输出，其中该N个信道不包括第一信道。ATE在第一信道上传播边沿，并且扇出电路将该边沿传输到所述N个信道。 

在进一步说明性实施例中，与自动测试装置配套使用的校准设备包括驱动侧电路。驱动侧电路包括具有连接到ATE的N个(N>1)信道的多个输入以及连接到不是该N个信道之一的ATE的第二信道的输出。ATE在N个信道的每个信道上传播边沿并且该线路将每个边沿传播到ATE的第二信道。 

在进一步说明性实施例中，与自动测试装置配套使用的校准设备包括具有扇出电路的线路。该扇出电路具有连接到ATE的第一信道的输入以及连接到ATE的M个(M>1)信道的输出，其中该M个信道不包括第一信道，其中ATE在第一信道上传播边沿，并且扇出电路将该边沿传输到所述M个信道。驱动侧电路包括具有连接到ATE的N个(N>1)信道的多个输入以及连接到并非该N个信道之一的ATE的第二信道的输出的线路；其中ATE在所述N个信道的每个信道上传播边沿并且该线路将每个边沿传播到ATE的第二信道。

在进一步说明性实施例中，一种校准方法包括在信号源的第一信道上传播边沿。经由扇出电路，将该边沿传输到N个信道，该扇出电路具有连接到第一信道的输入以及连接到信号源的N个(N>1)信道的输出，其中该N个信道不包括第一信道。获得测量，该测量对应于该N个信道的每个信道上的边沿，其中该N个信道的每个信道上的边沿之间的测量差对应于比较器通道间偏移。 

在进一步说明性实施例中，一种校准方法包括将边沿传播到信号源的N个信道的每个信道。还经由具有连接到信号源的N个(N>1)信道的多个输入的驱动侧电路来执行将该N个信道的每个信道上的边沿传播到并非该N个信道之一的信号源的第二信道。而且，获得与接收到该N个信道每个信道上的边沿的时间相对应的测量，其中测量差对应于驱动侧偏移。 

在进一步说明性实施例中，一种校准方法提供了将第一边沿在信号源的第一信道上传播。经由扇出电路，将第一边沿传输到M个信道。扇出电路具有连接到第一信道的输入以及连接到信号源的M个(M>1)信道的输出，其中该M个信道不包括第一信道。获得与该M个信道的每个信道上的第一边沿相对应的测量，其中该M个信道的每个信道上的第一边沿之间的测量差对应于比较器通道间偏移。将第二边沿传播到信号源的N个信道的每个信道。此外，经由具有连接到信号源的N(N>1)个信道的多个输入的驱动侧电路，将该N个信道的每个信道上的第二边沿传播到并非该N个信道之一的信号源的第二信道。获得与接收到该N个信道的每个信道上的第二边沿的时间相对应的测量，其中测量差对应于驱动侧偏移。 

在进一步说明性实施例中，一种计算机程序产品具有利用数据处理装置可执行的指令。所述指令包括将边沿在信号源的第一信道上传播并且经由扇出电路将该边沿传输到N个信道。该扇出电路具有连接到第一信道的输入以及连接到信号源的N个(N>1)信道的输出，其 中该N个信道不包括第一信道。获得与该N个信道的每个信道上的边沿相对应的测量，其中该N个信道的每个信道上的边沿之间的测量差对应于比较器通道间偏移。 

在进一步说明性实施例中，一种计算机程序产品具有利用数据处理装置可执行的指令。所述指令包括将边沿传播到信号源的N个信道的每个信道并且经由驱动侧电路将该边沿在该N个信道的每个信道上传播。驱动侧电路具有连接到信号源的该N个(N>1)信道的多个输入以及连接到并非该N个信道之一的信号源的第二信道的输出。获得与接收到该N个信道的每个信道上的边沿的时间相对应的测量，其中测量差对应于驱动侧偏移。 

在进一步说明性实施例中，一种计算机程序产品具有利用数据处理设备可执行的指令。所述指令包括将第一边沿在信号源的第一信道上传播。经由扇出电路，将第一边沿传输到M个信道。扇出电路具有连接到第一信道的输入以及连接到信号源的M个(M>1)信道的输出，其中该M个信道不包括第一信道。获得与该M个信道的每个信道上的边沿相对应的测量，其中该M个信道的每个信道上的边沿之间的测量差对应于比较器通道间偏移。将第二边沿传播到该信号源的N个信道的每个信道。此外，经由具有连接到该信号源的N个(N>1)信道的多个输入的驱动侧电路，将该N个信道的每个信道上的第二边沿传播到并非该N个信道之一的信号源的第二信道。获得与接收到该N个信道的每个信道上的第二边沿的时间相对应的测量，其中测量差对应于驱动侧偏移。 

具体实施方式

本发明的各种实施例设法提供更高精确度的通道间偏移以及更有效且持久的校准方法。参考图1，用于测试诸如半导体设备的被测设备(DUT)18的系统10包括诸如自动测试装置(ATE)或者其他相似测试设备的测试仪12。为了控制测试仪12，系统10包括通过硬线连接 16与测试仪12连接的计算机系统14。通常，计算机系统14将开始执行用于测试DUT 18的例程和功能的命令发送到测试仪12。这样的执行测试例程可发起产生测试信号并将该测试信号传输到DUT 18，并收集来自DUT的响应。该系统10可测试各种类型的DUT。例如，DUT可以是诸如集成电路(IC)芯片的半导体设备(例如存储器芯片、微处理器、模数转换器、数模转换器等等)。 

为了提供测试信号并且收集来自DUT的响应，测试仪12连接到用于为DUT 18的内部线路提供接口的一个或多个连接器引脚。为了测试一些DUT，可以将例如64个或者128个或更多个连接器引脚接口到测试仪12。为了说明的目的，在该示例中，半导体设备测试仪12经由硬线连接连接到DUT 18的一个连接器引脚。导线20(例如，线缆)连接到引脚22并且用于将测试信号(例如，PMU测试信号、PE测试信号等等)传递到DUT 18的内部线路。导线20还响应于由半导体设备测试仪12提供的测试信号检测引脚22上的信号。例如，响应于测试信号可以检测引脚22处的电压信号或者电流信号并且通过导线20将其发送到测试仪12以进行分析。 

还可对包括在DUT 18中的其他引脚执行这种单端口测试。例如，测试仪12可以将测试信号提供给其他引脚，并且收集通过诸如那些传递所提供信号的导线反射回的相关联信号。通过收集反射信号，可由其他单端口测试量来表征该引脚的输入阻抗。在其他测试方案中，可以通过导线20将数字信号发送到用于将数字值存储到DUT 18上的引脚22。一旦存储了该数字值，就可访问DUT 18以检索所存储的数字值并且通过导线20或者另一导线将其发送到测试仪12。然后可以识别所检索的数字值以确定是否将适当值存储在DUT 18上。 

除了执行一个端口测量之外，半导体设备测试仪12还可执行两端口测试。例如，可以通过导线20将测试信号置入引脚22，并且可以收集来自DUT 18的一个引脚、两个引脚或者更多其他引脚的响应信号。 可以将该响应信号提供给半导体设备测试仪12，以例如确定诸如增益响应、相位响应以及其他流量测量的量。 

还参考图2，为了发送并收集来自DUT(或者多个DUT)的多个连接器引脚的测试信号，半导体设备测试仪12包括可与多个引脚通信的接口卡24。例如，该接口卡24可将测试信号传输到例如32、64或者128个引脚并且收集相应的响应。通常将到引脚的每个通信链路称为信道，并且通过向大量信道提供测试信号降低了测试时间，因为可以同时执行多个测试。输出信道通常包括驱动器(未示出)以将信号提供给DUT，并且输入信道通常包括比较器(也未示出)以例如接收输入信号、将其与参考信号比较、并且提供输出。除了诸如通过在测试仪12中包括多个接口卡来使接口卡上具有许多信道之外，信道的整个数目也增加了，从而进一步降低了测试时间。在该示例中，示出了两个附加接口卡26和28，以说明多个接口卡可以组装在测试仪12上。 

根据该说明性实施例，每个接口卡可包括用于执行特定测试功能的专门的集成电路(IC)芯片(例如专用集成电路(ASIC))。例如，接口卡24包括用于执行参数测量单元(PMU)测试和引脚电路(PE)测试的IC芯片30。该IC芯片30具有包括用于执行PMU测试的线路的PMU级32以及包括用于执行PE测试的线路的PE级34。另外，接口卡26和28分别包括IC芯片36和38，IC芯片36和38包括PMU和PE线路。通常PMU测试涉及向DUT提供直流(DC)电压或者电流信号以将这些量确定为输入和输出阻抗、电流漏泄以及其他类型的DC性能特征。PE测试涉及将AC测试信号或者波形发送到DUT(例如DUT18)并且收集响应以进一步表征DUT的性能。例如，IC芯片30可(向DUT)传输用于表示二进制值的矢量的AC测试信号以存储在DUT上。一旦存储了这些二进制值，测试仪12可访问DUT以确定是否已存储了正确的二进制值。因为数字信号通常包括突然的电压转换，因此与PMU级32中的线路相比，IC芯片30上的PE级34中的线路可以相对高的速度工作。

为了将DC和AC测试信号两者从接口卡24传递到DUT18，导电迹线(conducting trace)40将IC芯片30连接到允许信号在接口板24上或者板外传递的接口板连接器42。接口板连接器42还连接到导线44，导线44连接到接口连接器46，这允许传递到达以及来自测试仪12的信号。在该示例中，导线20连接到接口连接器46，以在测试仪12与DUT18的引脚22之间双向传递信号。在一些配置中，接口设备可用于将一个或多个导线从测试仪12连接到DUT。例如，可以将DUT(例如，DUT18)安装到设备接口板(DIB)上，用于提供到每个DUT引脚的通路。在这种配置中，导线20可连接到DIB，用于将测试信号放到DUT的适当引脚(例如，引脚22)上。 

在该示例中，仅导电迹线40和导线44分别连接IC芯片30和接口板24，用于传递并收集信号。然而，IC芯片30(以及IC芯片36和38)通常具有分别连接到多个导电迹线的多个引脚(例如8个、16个等等)以及相应导线，用于提供并收集来自DUT的信号(经由DIB)。另外，在一些配置中，测试仪12可连接到两个或多个DIB，用于将接口卡24、26以及28所提供的信道连接到一个或多个被测设备。 

为了发起并控制由接口卡24、26以及28执行的测试，测试仪12包括PMU控制线路48和PE控制线路50，该PMU控制线路48和PE控制线路50提供用于生成测试信号并分析DUT响应的测试参数(例如，测试信号电压电平、测试信号电流电平、数字值等等)。可利用一个或多个处理设备来实现PMU控制线路和PE控制线路。处理设备的示例包括但并不局限于微处理器、微控制器、可编程逻辑(例如，现场可编程门阵列)和/或其组合。测试仪12还包括允许计算机系统14控制由测试仪12执行的操作并且还允许在测试仪12与计算机系统14之间传递数据(例如测试参数、DUT响应等等)的计算机接口52。 

下面描述例如通过插入DIB上的DUT插口中而可接口到ATE测 试仪的校准设备。一旦在插口内，校准设备就可与测试仪通信，并且从而能够进行通道间偏移测量，以及随后通过测试仪进行校准，这会产生在一组通道之内例如+/-25ps或者更好的已校准的通道间偏移。在该实现中，通道例如可以是通常用于与DUT通信的测试仪通信路径。根据DUT的要求可定制要校准的一组通道之内的通道数量。以下示例使用了一组6个通道。 

在图3中示出了该校准设备的一个实现。图3的校准设备包括一个或多个高精度信号路由设备(在该实现中是芯片)以及印刷电路板(PCB)基板，所述信号路由设备可以定制或者在市场上购买到，所述印刷电路板(PCB)基板包括将校准设备的输入和输出信号路由到适当路由芯片的迹线。该PCB基板可以具有与设备(DUT)相同的形式因数，并且因此，可按照与DUT相同的方式而与(例如，测试仪上)DUT插口相接触。 

在该实现中，在每个校准设备上存在两种类型的信号路由技术：一个用于比较侧偏移测量并且一个用于驱动侧偏移测量。图4示出了用于比较侧偏移的实现。该实现将并非要校准的信道组(例如，ch0—ch5)的一部分的测试仪信道(例如，ch6)连接到高精度时钟扇出芯片的输入(Q6)。时钟扇出芯片(Q0—Q5)的输出经由PCB基板上的迹线连接到信道组(ch0—ch5)。这些迹线的长度可以在5mil(0.5％英寸)之内很好地匹配。通过在输入通道(ch6)上产生边沿来执行校准，该边沿通过校准设备而扇出到信道组并且通过每个测试仪信道的比较器被测量。所测量的值的差表示比较器通道间偏移，并且可通过调节每个比较器内的适当校准延迟来被测试仪补偿。 

参考图5，用于驱动侧偏移测量的实现使用精确逻辑或(OR)门或者多路复用器以将信道组(例如，Q8—Q13)连接到一个输出(例如Q14)。根据该示例实现，该组中的每个信道通过校准设备将同样编程(或至少基本同样编程)的边沿逐一发送到连接到该组之外的测试仪 信道(ch14)的输出(Q14)。该信道的比较器测量该输入组内的所有信道的边沿时间，并且测量差(例如，所接收边沿时间的差)揭示驱动器输出的偏移。测试仪可以通过调节每个驱动器信道的适当延迟(例如，驱动器时间)补偿该偏移。 

该校准设备使得多个设备测试点的并行校准处理能够仅花费几分钟或更少以实现例如+/-25ps(或更少)的通道间精确度，从而使该校准设备优于至少一些传统机器人。 

ATE以及校准设备并不局限于上述硬件和软件。ATE和/或校准设备或者其任何部分可以至少部分经由计算机程序产品实现，即有形地具体化在诸如一个或多个机器可读介质或传播信号的信息载体中的计算机程序，所述计算机程序用于由例如可编程处理器、计算机、多个计算机和/或可编程逻辑元件的一个或多个数据处理装置来执行或者控制所述一个或多个数据处理装置的操作。 

计算机程序可以以任何形式的编程语言来编写，包括编译语言或者解释语言，并且它可以任何形式来部署，包括作为独立程序或者作为模块、部件、子例程、或者适用于计算环境中的其他单元。可将计算机程序部署成在一个计算机上或在一个地点或者分布在多个地点并且通过网络互连的多个计算机上执行。 

可由用于执行一个或多个计算机程序以执行校准处理的功能的一个或多个可编程处理器来执行与实现校准和/或测试相关联的动作。ATE和/或校准设备的所有或者一部分可以被实现为专用逻辑电路。示例包括但并不局限于FPGA(现场可编程门阵列)和ASIC(专用集成电路)。 

适用于执行计算机程序的处理器例如包括通用微处理器和专用微处理器以及任何类型的数字计算机的任何一个或多个处理器。通常， 处理器将接收来自只读存储器或者随机存取存储器或者这两者的指令和数据。计算机的元件包括用于执行指令的处理器以及用于存储指令和数据的一个或多个存储器设备。 

可组合在这里所描述的不同实施例的元件，以形成在上面未具体阐述的其他实施例。在这里未具体描述的其他实施例也在以下权利要求的范围之内。

Claims (20)

1.一种与自动测试装置ATE配套使用的校准设备，包括：

线路，所述线路包括扇出电路，所述扇出电路具有连接到所述ATE的第一信道的输入以及连接到所述ATE的N个信道的输出，其中N＞1，并且所述N个信道不包括所述第一信道；

其中，所述ATE在所述第一信道上传播边沿，并且所述扇出电路将所述边沿传输到所述N个信道。

2.一种自动测试装置ATE，包括：

根据权利要求1所述的校准设备；以及

对应于所述N个信道的每个信道的比较器，每个比较器用于获取与各自边沿相对应的测量，其中各自边沿的测量差对应于比较器通道间偏移。

3.根据权利要求2的ATE，进一步包括：

用于执行调节以补偿所述通道间偏移的线路，所述调节影响与所述比较器相关联的时间。

4.根据权利要求2的ATE，其中所述扇出电路的输出经由印刷电路板基板上的长度彼此相配的迹线连接到所述ATE的所述信道。

5.一种与自动测试装置ATE配套使用的校准设备，包括：

驱动侧电路，所述驱动侧电路包括具有连接到所述ATE的N个信道的多个输入以及连接到并非所述N个信道之一的所述ATE的第二信道的输出的线路，其中，N＞1；

其中，所述ATE在所述N个信道的每个信道上传播边沿，并且所述线路将每个边沿传播到所述ATE的所述第二信道。

6.根据权利要求5的校准设备，其中所述线路包括或门。

7.根据权利要求5的校准设备，其中所述线路包括多路复用器。

8.一种自动测试装置ATE，包括：

根据权利要求5所述的校准设备；以及

对应于所述第二信道的比较器，所述比较器获得与接收到所述N个信道的边沿的时间相对应的测量，其中测量差对应于驱动器侧偏移。

9.根据权利要求8的ATE，进一步包括：

用于执行调节以补偿所述驱动器侧偏移的线路，所述调节影响与对应于所述N个信道的驱动器相关联的时间。

10.一种与自动测试装置ATE配套使用的校准设备，包括：

线路，所述线路包括扇出电路，所述扇出电路具有连接到所述ATE的第一信道的输入以及连接到所述ATE的M个信道的输出，其中M＞1，并且所述M个信道不包括所述第一信道；其中所述ATE在所述第一信道上传播边沿，并且所述扇出电路将所述边沿传输到所述M个信道；以及

驱动侧电路，所述驱动侧电路包括具有连接到所述ATE的N个信道的多个输入以及连接到并非所述N个信道之一的所述ATE的第二信道的输出的线路，其中N＞1；其中所述ATE在所述N个信道的每个信道上传播边沿并且所述线路将每个边沿传播到所述ATE的所述第二信道。

11.一种校准方法，包括：

在信号源的第一信道上传播边沿；

经由扇出电路，将所述边沿传输到N个信道，所述扇出电路具有连接到所述第一信道的输入以及连接到所述信号源的N个信道的输出，其中N＞1，并且所述N个信道不包括所述第一信道；以及

获得与所述N个信道的每个信道上的边沿相对应的测量，其中所述N个信道的每个信道上的所述边沿之间的测量差对应于比较器通道间偏移。

12.根据权利要求11的方法，进一步包括：

调节以补偿所述通道间偏移，所述调节影响与关联于所述N个信道的每个信道的多个比较器相关联的时间。

13.根据权利要求11的方法，其中在传播边沿的所述动作中，所述信号源是自动测试装置。

14.一种校准方法，包括：

在信号源的N个信道的每个信道上传播边沿；

经由具有连接到所述信号源的所述N个信道的多个输入的驱动侧电路，其中N＞1，将所述N个信道的每个信道上的边沿传播到并非所述N个信道之一的信号源的第二信道上；以及

获得与接收到所述N个信道的每个信道上的边沿的时间相对应的测量，其中测量差对应于驱动器侧偏移。

15.根据权利要求14的方法，进一步包括：

通过调节所述N个信道的每个信道的延迟来调节以补偿所述驱动器侧偏移。

16.根据权利要求14的方法，其中在将边沿传播到信号源的N个信道的每个信道的动作中，所述信号源是自动测试装置。

17.根据权利要求14的方法，其中在所述N个信道的每个信道上传播所述边沿的动作中，所述驱动侧电路包括或门。

18.根据权利要求14的方法，其中在所述N个信道的每个信道上传播所述边沿的动作中，所述驱动侧电路包括多路复用器。

19.一种校准方法，包括：

在信号源的第一信道上传播第一边沿；

经由扇出电路将所述第一边沿传输到M个信道，所述扇出电路具有连接到所述第一信道的输入以及连接到所述信号源的M个信道的输出，其中M＞1，并且所述M个信道不包括所述第一信道；

获得与所述M个信道的每个信道上的所述第一边沿相对应的测量，其中所述M个信道的每个信道上的所述第一边沿之间的测量差对应于比较器通道间偏移；

将第二边沿传播到所述信号源的N个信道的每个信道；

经由具有连接到所述信号源的N个信道的多个输入的驱动侧电路，其中，N＞1，将所述N个信道的每个信道上的所述第二边沿传播到并非所述N个信道之一的所述信号源的第二信道；以及

获得与接收到所述N个信道的每个信道上的所述第二边沿的时间相对应的测量，其中测量差对应于驱动器侧偏移。

20.根据权利要求19的方法，其中所述信号源是自动测试装置。

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