CN106546902B - 一种otp型mcu在未预留测试接口情况下的量产测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种OTP型MCU在未预留测试接口情况下的量产测试方法，该方法在CP1阶段中，在程序区模拟一个测试接口，与量产ATE设备进行通信；同时，在CP1、CP2阶段将校准区的有用信息存储下来到公共网络端，在UV之后的CP3阶段，再将对应的公共网络端的有用信息写入到OTP存储区。本发明通过模拟测试接口实现对待测模块的访问，并与ATE设备进行通信，解决了OTP型MCU因没有测试接口导致无法量产测试的问题，解决OTP型MCU在某个测试接口失效导致无法测试的问题。

Description

一种OTP型MCU在未预留测试接口情况下的量产测试方法

技术领域

本发明属于芯片测试技术领域，特别涉及一种OTP型MCU产品的量产测试方法。

背景技术

OTP型MCU产品，指程序区是OTP(One Time Programmable)的MCU，其拥有MCU的复杂性和OTP的不可擦写性。

其中，复杂性，是指设计复杂性，因为微控制单元(Microcontroller Unit；MCU)是把中央处理器(Central Process Unit；CPU)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，模块过多导致设计复杂和难以验证

不可擦写性，是指程序空间为OTP(One Time Programmable)。即只能进行一次编程，不可以进行电擦除操作。在生产阶段(未塑封前)可以通过紫外线(UV)擦除，但UV会清空所有信息。而用户阶段只能进行一次编程，不可重复编程，即One Time Programmable

量产测试，用于对每一颗芯片通过ATE(自动化测试设备)机台进行规划化测试，以CP阶段为例，需要经过CP1测试->OVEN(高温烘烤)->CP2测试->UV(紫外线擦除)->CP3测试这些步骤。测试时会使用设计端预留的各种接口对IC进行测试，同时对相关模拟性能进行校准。例如内部参考电压,LDO电压，时钟频率，温度传感器，上下拉电阻阻值等。

OTP型MCU的量产测试，会因其上述两个特性遇到某些特别的问题。

复杂性，导致设计容易存在bug，而测试接口的bug更为令人头痛。一般设计时为了针对某些模块进行测试会预留“测试接口”，一旦“测试接口”异常，哪怕芯片设计的各个方面均达标，也会因为无法进行量产测试而设计失败。这样会导致，芯片不得不进行改版，而改版意味着追加几百万的投资和推迟2个月以上的IC发行时间。

不可擦写性，不可以进行电擦除操作，因此为了保证芯片为空，则必须在量产测试时进行UV(即紫外线擦除)。而UV会导致其之前的(CP1和CP2)的存储的有用的测试信息都也清空。(如记录的程序版本，测试完成标志等)这样会导致量产阶段的可追溯性变差，例如当客户投诉时，需要追溯某些样片在CP1、CP2阶段的测试信息，因为被UV全部擦除而无法实现，这样极其不利于质量管控。

如专利申请201310370325.4公开了一种晶圆级一次性编程OTP芯片测试方法及装置，所述方法包括：根据测试程序，对一次性编程OTP芯片自身进行测试，所述测试程序预先烧录在所述OTP芯片的供用户使用的一次性编程只读存储器OTPROM中；对所述OTP芯片进行紫外线擦除处理。该发明提供的晶圆级OTP芯片测试方法及装置，通过根据预先烧录在供用户使用的OTPROM中的测试程序，对所述OTP芯片进行测试，并对所述OTP芯片进行紫外线擦除处理的方案，无需在OTP芯片中内嵌专用于存放测试程序的OTPROM，从而在成本有限的情况下实现对芯片进行有效的测试。然而该专利申请仍然无法避免复杂性和不可擦写性所带来的问题，如无法保存OTP擦除前的测试信息等。

发明内容

基于此，因此本发明的首要目地是提供一种OTP型MCU在未预留测试接口情况下的量产测试方法，该方法通过模拟测试接口(例如温度传感器接口)实现对待测模块(如温度传感器)的访问，并与ATE设备进行通信，解决OTP型MCU因没有“测试接口”导致无法量产测试的问题。

本发明的另一个目地在于提供一种OTP型MCU在未预留测试接口情况下的量产测试方法，该方法将有用信息存储到公共网络端，有利于测试信息的记录，便于量产数据的可追溯，并具有易读、可靠的特点。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种OTP型MCU在未预留测试接口情况下的量产测试方法，该方法在CP1阶段中，在程序区模拟一个测试接口(例如温度传感器测试接口)，该模拟出的测试接口要实现2部分功能：1.访问温度传感器模块，得到当前温度；2.提供接口功能，与量产ATE设备进行通信；同时，在CP1、CP2阶段将校准区的有用信息存储下来到公共网络端，在UV之后的CP3阶段，再将对应的公共网络端的有用信息写入到OTP存储区。

对于CP1、CP2阶段的有用信息存储，将每个批次，每片晶元，晶元上每颗IC的有用信息都进行保存并且可一一对应。

进一步，采用根据批次号和晶元片号时间戳生成文件名，然后根据XY坐标对每颗die进行定位，以解决每颗IC的有用信息都进行保存并且可一一对应的问题。

进一步，通过XY坐标生成一个圆形的数据，该圆形的数据是与die在晶元上的位置对应的圆形，类似于CP阶段的MAP文档，所述圆形的数据存储在公共网络端；同时，在存储的数据后加入CRC4校准值，一旦CRC4校准值和存储信息不符，则报异常。

所述的数据采用优化数据存储结构的方法进行优化，具体的优化规则如下：

规则1：(存储文件名的命名规则)，采用以“设计公司简称+生产公司简称+批次号+晶元片号+时间戳”的方式，中间以下划线间隔，例如设计公司简称为：ABC，生产公司简称为(代工厂，如无可省略)XYZ，批次号为A1234，晶元片号为：#5，时间戳为2016-01-01.最终命名如下：ABC_XYZ_A1234_#5_2016-01-01。

规则2：(存储内容的规则)，在每颗IC的存储数据后加入CRC4校验码，如数据为0xAA55AA的CRC4校验码为0F，所以最终存储为：0xAA55AA0F。这样如果存储数据和CRC4校验码不符合，则报错，增加可靠性。

规则3：(存储内容的规则)，每颗die的存储位置(行列号)，按照XY坐标定位。

列号＝Y坐标行号＝X坐标*(width+1)

其中：with位存储数据的位宽(即有多少个byte)，1表示空一个位作为间隔。

本发明通过模拟测试接口实现对温度传感器的访问，并与ATE设备进行通信，解决了OTP型MCU因没有“测试接口”导致无法量产测试的问题，解决OTP型MCU在某个测试接口失效导致无法测试的问题。

同时，本发明将有用信息存储到公共网络端，有利于测试信息的记录，便于量产数据的可追溯，并具有易读、可靠的特点。

附图说明

图1是现有技术实施的芯片测试结构框图。

图2是现有技术实施的芯片量产测试流程图。

图3是本发明所实施的测试流程图。

图4是本发明所实施模拟测试接口的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以没有预留温度传感器模块的“测试接口”为例，其系统框图如图1所示。

其中，图1中的上部分为有“测试接口”情况下的系统框架图(即正常情况)。ATE设备通过“测试接口”访问温度传感器，获取当前温度，然后通过既定算法(这个根据芯片结构不同而不同，这里不做细化)生成校准系数，最后ATE设备通过烧录接口将校准系数写入OTP的参数校准区完成校准。

图1中的下部分为无“测试接口”情况下的测试系统框架图(即设计bug导致)。这种情况下，由于设计bug导致，ATE无法通过“测试接口”访问温度传感器。因此，本发明的首先在程序区模拟一个温度传感器的测试接口，该模拟出的测试接口要实现2部分功能：1.访问温度传感器模块，得到当前温度；2.提供接口功能，与量产ATE设备进行通信。

众所周知我们必须保证发给客户的芯片程序区是为空的，而上述“在程序区模拟一个温度传感器测试接口”的操作，实际是在程序区嵌入了一部分代码。因此对于OTP型MCU来说，我们必须在模拟“测试接口”后再进行UV(紫外线擦除)。而量产测试的流程如图2所示，为：

CP1->OVEN(高温烘烤)->CP2->UV(紫外线擦除)->CP3

要保证芯片程序区为空，需要在CP1阶段实现中“在程序区模拟一个温度传感器测试接口”的操作，这样在到UV阶段时则可对嵌入的用户代码进行擦除。从而保证芯片最终程序区为空。

在图2所示的量产流程图中，UV步骤会清空OTP存储区的所有信息(程序区为空是我们需要的，但是校准区存储有用信息也会被误删)。这个问题有两个影响：1.CP1CP2的写入程序区的量产追溯信息(程序版本，测试完成标志等)会被清空；2.通过模拟“测试接口”得到的校准参数会被清空。因此，需要将校准区的信息存储下来。本发明在CP1、CP2阶段将有用信息存储下来到公共网络端，在CP3阶段(UV之后)。再将对应的公共网络端的有用信息写入到OTP存储区的方法解决。

对于UV前数据的存储，也就是CP1、CP2阶段的有用信息存储，每个批次，每片晶元，晶元上每颗IC的有用信息都进行保存并且可一一对应。而在生产阶段，批次很多，每个批次又有几十片晶元，每片晶元(wafer)上又普遍都有大于10000的dice。采用根据批次号和晶元片号时间戳生成文件名，然后根据XY坐标对每颗die进行定位的方式解决。

因为批次，晶元片数，dice过多，所以需要设计一种人和设备都易读的存储方式，即使得方便人进行查阅又使得ATE设备易于检索。本发明采用通过XY生成一个圆形的数据(与die在晶元上的位置对应的圆形，类似于CP阶段的MAP文档)存储在公共网络端，从而满足易读性的要求。

同时，如果一旦数据错误，会导致CP3写入校准参数异常，从而使芯片失效。因此必须加入纠错机制以保证该方案的可靠性。本发明采用，在存储的数据后加入CRC4校准值的方式，一旦CRC4校准值和存储信息不符，则报异常。

图3所示，为本发明所实施的测量流程图，图中所示，其实现步骤主要包括：

101.CP1阶段：完成常规测试项后，进行ATE与模拟“测试接口”交互得到的校准参数和有用生产信息(程序版本、测试完成标志等)存储到网络端。

102.正常进行OVEN，高温烘烤老化实验。

103.正常进行CP2，检测老化实验结果。

104.正常进行UV，擦除芯片所有内容。

105.CP3阶段：完成常规测试项后，将网络端保存的CP1校准参数和有用信息(程序版本、测试完成标志等)写入芯片的OTP校准区。

这样既可以保证程序为空(经过UV擦空)，又可以保证校准值和有用信息不会被清空(在UV之后写入)。

其中，CP1阶段中，本发明在程序区模拟“测试接口”，该模拟测试接口有两部分功能：

1.实现与MCU内的某个模块交互，得到需要的参数。

该部分具体实现根据MCU不同和具体所需接口不同而不同，具体操作也根据MCU厂家提供的指令集操作即可，可通过现有技术实现。

2.实现有ATE进行交互，将1中获得的参数传递给量产ATE设备。这部分涉及MCU与ATE的通信，通信流程如图4(同样以温度传感器为例)所示：

201、ATE开始温度传感器校准测试项。

202、MCU开始温度传感器校准测试项。

203、MCU配置自身寄存器，实现既定的通信协议。

204、MCU配置自身寄存器，实现获取原设计接口所能测得温度参数。

205、MCU等待ATE的同步信号。

206、ATE发送同步信号，触发通信。

207、ATE发送时钟检测，在时钟下降沿检测MCU数据发送的数据。

208、MCU检测ATE发送的时钟，在时钟上升沿发送数据。

209、ATE停止时钟，测试结束；MCU停止发送数据，测试结束。

其中所发送的测试数据，采用优化数据存储结构的方法。这里的测试数据结构用于存储CP1阶段(或者CP2阶段，即UV之前)储存的校准信息和有用信息(如测试程序版本等)。该结构要求每个批次，每片晶元，每片die都可以对应到唯一的一个测试信息。因此采用如下规则：

规则1：(存储文件名的命名规则)，采用以“设计公司简称+生产公司简称+批次号+晶元片号+时间戳”的方式，中间以下划线间隔，例如设计公司简称为：ABC，生产公司简称为(代工厂，如无可省略)XYZ，批次号为A1234，晶元片号为：#5，时间戳为2016-01-01，最终命名如下：ABC_XYZ_A1234_#5_2016-01-01

通过以上命名方式可完成到每片晶元级别的测试信息追溯。

规则2：(存储内容的规则)，在每颗IC的存储数据后加入CRC4校验码，如数据为0xAA55AA的CRC4校验码为0F，所以最终存储为：0xAA55AA0F。这样如果存储数据和CRC4校验码不符合，则报错，增加可靠性。

规则3：(存储内容的规则)，每颗die的存储位置(行列号)，按照XY坐标定位。

列号＝Y坐标行号＝X坐标*(width+1)

其中：with位存储数据的位宽(即有多少个byte)，1表示空一个位作为间隔。

采用规则3的好的好处是满足易读性，即既方便ATE设备的测试程序进行检索又方便查阅。

根据上述3个规则设计，可以实现dice级别的追溯，即每片晶元上的IC都可以在相应的文件中相应位置中找到对应数据，同时又兼顾易读性和可靠性。

总之，本发明所实现的方法，具体包括如下步骤：

301、准备阶段，编写调试“模拟测试接口”的MCU代码，配置好存储测试信息的网络路径，配置好Probe的各种参数，保证XY坐标可以在生产时准确无误的传递给ATE设备。

302、开始进行量产测试流程。

3021、CP1阶段：完成CP1的常规测试目，测试项目1，测试项目2等。

3022、CP1阶段：开始温度传感器校准测试，用ATE和MCU烧录的模拟接口程序进行交互，获得MCU测得的当前温度。

3023、CP1阶段：ATE同和Probe通信的GPIB口获取XY坐标，批次号，晶元片号。

3024、CP1阶段：用206中获取的当前温度根据既定公式算出该颗IC的校准参数，同时根据207中获取的XY坐标，批次号，晶元片号查找或者生成对应的存储文件。将校准参数写入。

303、OVEN阶段：即高温烘烤，进行老化实验。

304、CP2阶段：检测OVEN烘烤后，是否存在数据丢失现象。

305、UV阶段：进行紫外线擦除，将MCU的OTP程序区中的所有代码全部清空。

306、CP3测试。

3061、CP3阶段：完成CP3的常规测试项目，数据查空等。

3062、CP3阶段：ATE同和Probe通信的GPIB口获取XY坐标，批次号，晶元片号。

3063、CP3阶段：根据213获取的获取XY坐标，批次号，晶元片号,找到每颗IC对应的(在CP1时存储的)校准参数和生产信息，并且写入MCU的校准区。

写入的生产信息存储了CP1的量产信息(如测试程序版本，测试完成标志)等可用于QA进行质量管控，解决了“解决OTP型产品无法保存UV前的量产测试信息”；写入的校准参数完成了整个芯片的温度传感器模块校准，解决了“解决OTP型MCU在某个测试接口失效导致无法测试的问题”。

307、结束。到此完成该方案的所有操作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种OTP型MCU在未预留测试接口情况下的量产测试方法，该方法在CP1阶段中，在程序区模拟一个测试接口，与量产ATE设备进行通信；同时，在CP1、CP2阶段将校准区的有用信息存储下来到公共网络端，在UV之后的CP3阶段，再将对应的公共网络端的有用信息写入到OTP存储区，所述CP1是指CP1测试，CP2是指CP2测试，CP3是指CP3测试，UV是指紫外线擦除；对于CP1、CP2阶段的有用信息存储，将每个批次，每片晶元，晶元上每颗IC的有用信息都进行保存并且可一一对应；采用根据批次号和晶元片号时间戳生成文件名，然后根据XY坐标对每颗die进行定位；通过XY坐标生成一个圆形的数据，该圆形的数据是与die在晶元上的位置对应的圆形，所述圆形的数据存储在公共网络端。

2.如权利要求1所述的OTP型MCU在未预留测试接口情况下的量产测试方法，其特征在于在存储的数据后加入CRC4校准值，一旦CRC4校准值和存储信息不符，则报异常。

3.如权利要求2所述的OTP型MCU在未预留测试接口情况下的量产测试方法，其特征在于所述的数据采用优化数据存储结构的方法进行优化，具体的优化规则如下：

存储文件名的命名规则：采用以“设计公司简称+生产公司简称+批次号+晶元片号+时间戳”的方式，中间以下划线间隔；

存储内容的规则1：在每颗IC的存储数据后加入CRC4校验码；

存储内容的规则2：每颗die的存储位置，按照XY坐标定位，

列号＝Y坐标 行号＝X坐标*(width+1)

其中：with位存储数据的位宽，1表示空一个位作为间隔。