CN106597062B - 集成电路器件电源上电过程中的电流测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种集成电路器件电源上电过程中的电流测试系统及方法，可以利用现有的ATE测试系统本身测试组件，进行设置和编程，能够自动、准确的测量待测集成电路器件在电源上电过程中的瞬时电流和最大上电电流，从而自动化、规模化、低成本、高效率的实现待测集成电路器件电源上电过程中的瞬时电流和最大上电电流的测试。

Description

集成电路器件电源上电过程中的电流测试系统及方法

技术领域

本发明涉及集成电路测式技术领域，尤其涉及一种集成电路器件电源上电过程中的电流测试系统及方法，用于测量集成电路器件电源上电过程中的瞬时电流和最大上电电流。

背景技术

随着经济发展和技术的进步，集成电路(Integrated Circuit，IC)产业取得了突飞猛进的发展。集成电路测试是集成电路产业链中的一个重要环节，是保证集成电路性能、质量的关键环节之一。集成电路测试是集成电路产业的一门支撑技术，而集成电路自动测试机(Automatic Test Equipment，ATE)是实现集成电路测试必不可少的工具，用于检测集成电路功能的完整性。

集成电路器件在其电源上电过程中的最大上电电流，即最大脉冲电流，主要指所述电源接通瞬间从0V电压或者满足待测器件规定的初始上电电压上升到规定的器件工作电压的过程中，电压达到某个阈值电压时，器件内部逻辑门电路开始开启和工作，使器件瞬时流入电源设备的峰值电流，该峰值电流远远大于稳态时输入电流。在大规模集成电路器件中，最大上电电流是衡量器件性能的关键技术指标，对指导器件的正确应用具有重要意义。

然而，在目前的集成电路ATE测试阶段，对器件电源电流的测试主要关注的是在稳态下的电源电流，即器件电源电压达到稳定状态时，或者说电源电压达到稳定状态后处于某个工作模式下的电流测量，这种电源电流测量方法无法测量器件在电源上电过程中的瞬时电流消耗以及最大上电电流。

现有技术已经有采用高端的示波器结合电流探头对直流或交流电流执行测量的方案，在该方案中，高端的示波器具有支持将电流探头探测的电流信号转换为电压进行监测的功能，电流探头采用霍尔效应传感器和交流电流变压器的技术，这种高端的示波器结合电流探头的电流测量方法可以用于测量器件的稳态或瞬时电流，即可以实现集成电路电源上电过程中的瞬时电流以及最大上电电流的测量。但是这种方案用于集成电路电源上电过程中的瞬时电流以及最大上电电流的测量存在以下几个问题：首先，电流探头价格昂贵，且配套的示波器也需要具备相应的兼容性；其次，电流探头需要在待测器件上引出相应的接头，增加了待测器件的测试外围；最后，电流探头需要人工手动进行装配连接，适合实验室验证使用，不方便大规模的集成电路器件量产测试需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集成电路器件电源上电过程中瞬时电流和最大上电电流的测试系统及方法，能够解决待测器件上电过程中电源瞬时电流和最大上电电流无法快速准确进行测量的问题，以及使用示波器测量不能实现自动化、规模化、高成本、低效率测试的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种集成电路器件电源上电过程中的电流测试方法，包括以下步骤：

S1，预先定义待测集成电路器件所有电源管脚的初始电压，并设置所述待测集成电路器件各电源管脚在上电过程中的钳位电流；

S2，设计所述待测集成电路器件的电源上电过程，所述电源上电过程包括起始电压、稳定电压、所述起始电压和稳定电压之间的电压变化曲线；

S3，创建测量动作以及所述测量动作对应的执行向量，所述测量动作包括测量点及其施加电压的设置、测量次数以及测量结果输出；

S4，定义所述执行向量的运行周期，且所述运行周期的频率为所述执行向量的频率；

S5，按照步骤S2设计的电源上电过程对所述待测集成电路器件上电，在所述电源上电过程中，根据步骤S1中的初始电压和钳位电流、步骤S3中的执行向量以及步骤S4中的运行周期，对每个测量点进行电流测量，并输出相应的测量结果，以获得所述待测集成电路器件电源上电过程中的瞬时电流和最大上电电流。

进一步的，所述步骤S1中的初始电压为0V或者满足所述待测集成电路器件规定的初始上电电压。

进一步的，所述步骤S2中，通过ATE测试机的电源组件，设计所述待测集成电路器件的电源上电过程。

进一步的，所述步骤S3中，通过ATE测试机的矢量生成和发生组件，设计所述执行向量以插入所述测量动作。

进一步的，所述步骤S3中，按照在所述起始电压和稳定电压之间的一条倾斜上升直线，来设置相应的测量点。

进一步的，所述步骤S3中，所述测量动作还包括设置每个测量点的电流输出范围以及根据所述测量结果和所述电流输出范围进行的测量判断。

进一步的，所述步骤S4中，所述运行周期使得所述执行向量中的每个测量动作后的等待时间符合ATE测试机的电源组件的硬件要求。

进一步的，所述步骤S4中，提高或者减少所述频率，获得不同上电时间内的电流分布情况。

进一步的，所述步骤S5中，通过ATE测试机的数据输出工具获取并输出相应的测试结果。

进一步的，所述待测集成电路器件具有至少一个电源，当对所述待测集成电路器件的多个电源进行测量时，按照步骤S1至S4分别对各个电源进行相应的设置，同时通过一个S5步骤完成所有的电源上电过程的电流测量。

本发明还提供一种集成电路器件电源上电过程中的电流测试系统，包括：

初始值设置组件，用于预先定义待测集成电路器件所有的电源管脚的初始电压，并设置所述待测集成电路器件各电源管脚在上电过程中的钳位电流；

电源上电过程设计组件，用于设计所述待测集成电路器件的电源上电过程，所述电源上电过程包括起始电压、稳定电压以及所述起始电压和稳定电压之间的电压变化曲线；

测量向量生成和发生组件，用于创建测量动作以及所述测量动作对应的执行向量，并定义所述执行向量的运行周期，所述测量动作包括测量点及其施加电压的设置、测量次数以及测量结果输出，所述运行周期的频率为所述执行向量的频率；

测试执行组件，用于按照所述电源上电过程设计组件设计的电源上电过程对所述待测集成电路器件上电，且在所述电源上电过程中，调用所述初始值设置组件的初始电压和钳位电流、测量向量生成和发生组件的执行向量以及运行周期，来对每个测量点进行电流测量，以获得所述待测集成电路器件电源上电过程中的瞬时电流和最大上电电流；

测量结果输出组件，用于输出所述测试执行组件相应的测量结果。

进一步的，所述初始值设置组件中设置的初始电压为0V或者满足所述待测集成器件规定的初始上电电压。

进一步的，所述测量向量生成和发生组件按照在所述起始电压和稳定电压之间的一条倾斜直线为相应的测量点设置施加电压。

进一步的，所述测量动作还包括针对每个测量点设置电流输出范围以及根据所述测量结果和所述电流输出范围进行的测量判断。

进一步的，所述集成电路测试系统安装在ATE测试机上，所述电源上电过程设计组件为ATE测试机的电源组件，所述测量向量生成和发生组件为ATE测试机的矢量生成和发生组件，所述测试执行组件为ATE测试机的测量组件，所述测量结果输出组件为ATE测试机的数据输出工具组件。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

1、本发明的技术方案，设计待测集成电路器件的电源上电过程，并在所述上电过程中设置多个测量点，即在每个电压点测量一次瞬时电流，这些测量点的测量形成电流消耗分布的关系，从而实现瞬时电流和最大上电电流的测试。

2、本发明的技术方案，不同于现有的ATE测试机只关注电源稳态电流及其测试方法，也不同于示波器结合电流探头及其测试方法，可以自动的、快速准确的对待测集成电路器件的各个电源测试通路的上电瞬时和最大上电电流进行测量，保证了测量效率和测量准确性。

3、本发明的技术方案，相应地可以发现待测集成电路器件的瞬时电流最大时，对应的电压量的大小，对于表征待测集成电路器件工作特性有重要意义。

4、本发明的技术方案，可以集成到现有的ATE测试机上，以减少测试成本、提高测试效率，规模化应用。

附图说明

图1是本发明的集成电路器件电源上电过程中的电流测试方法的流程图；

图2是本发明的集成电路器件电源上电过程中的电流测试的等效电路图；

图3是本发明具体实施例设置的测试点与其施加电压的关系图；

图4是本发明具体实施例的测试结果；

图5是本发明的集成电路器件电源上电过程中的电流测试系统的框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明，然而，本发明可以用不同的形式实现，不应只是局限在所述的实施例。

请参考图1，本发明提供一种集成电路器件电源上电过程中的电流测试方法，包括S1至S5步骤，具体如下：

S1，预先定义待测集成电路器件所有的电源管脚的初始电压，并设置所述待测集成电路器件各电源管脚在上电过程中的钳位电流(clamp)。

其中预先定义的初始电压可以为0V，也可以为其他值，该值需要满足所述待测集成电路器件规定的初始上电电压要求，为各个各电源管脚设置钳位电流是为了保障所述待测集成电路器件在上电过程中的电流均不会形成超过预期的电流，因此该钳位电流的值需大于要测试的最大上电电流值，具体大小可视情况调整。

S2，设计所述待测集成电路器件的电源上电过程。

本实施例中，可以通过现有的ATE测试机本身的电源组件，来设计所述待测集成电路器件的电源电压上电过程，所述电源上电过程包括起始电压、稳定电压、所述起始电压和稳定电压之间的电压变化曲线，所述电压变化曲线可以是所述起始电压和稳定电压之间的一个斜波(Ramp wave)，即一个具有一定斜率的直线。

S3，创建测量动作(Measure Event)以及所述测量动作对应的执行向量。

本实施例中，创建的测量动作包括测量点及其施加电压的设置、测量次数、针对每个测量点设置的电流输出范围(测量电流range)、测量判断以及测量结果输出，请参考图3，本实施例中设置的测量点ID及其施加电压Vdd成一个斜坡(ramp)，即一个具有一定斜率的直线，即构成了按照ramp波电压上升过程中，每个电压点测量一次电流的瞬时电流测试，连续测量形成电流消耗分布的关系，可以实现最大上电电流的测试，其中连续设置电流测量，能极大的提高上电过程中电流的采样数，每个采样点可相隔μs级，保证对瞬时电流的精确测量；相应的，还可以发现待测集成电路器件瞬时电流最大时，电压量的大小，对于表征该待测集成电路器件工作特性有重要意义。

请参考图2，当所述待测集成电路器件的电源上电的起始电压为0.01V，稳定电压为5V时，在其上电过程中，针对每个测量点的电流输出范围(测量电流range)可以进行如下设置例：当电源电压V＝0.01V～0.1V时，针对每个测量点设置的电流输出范围(测量电流range)为100μA，即测量出的瞬时电流I≤100μA；当电源电压V＝0.1V～1V时，针对相应的测量点设置的电流输出范围(测量电流range)为2mA，即测量出的瞬时电流I≤2mA；当电源电压V＝1V～5V时，针对相应的测量点设置的电流输出范围(测量电流range)为50mA，即测量出的瞬时电流I≤50mA；针对相应的测量点的测量判断可以是将该测量点的电流测量结果与对应的电流输出范围进行比较，判断该测量点的电流测量结果是否正常。当然，针对相应的测量点设置的电流输出范围不限于上述举例，可以进行适应性调整，一个具体创建的测量动作举例如下：

EVENT_VFIM frcMeasEvent("frc_0.3V")(表示测量点设置在电源电压上升到0.3V处)；

frcMeasEvent.vForce(0.3V)(表示该测量点的施加电压为0.3V)；

frcMeasEvent.averages(8)(表示对此测量点的测量次数为8)；

frcMeasEvent.limitLow(0mA)(表示该测量点的电流最小值为0mA)；

frcMeasEvent.limitHigh(100mA)(表示该测量点的电流最大值为100mA)。

本实施例中，可以使用现有的ATE测试机本身的矢量生成和发生组件创建执行向量，该执行向量用来插入创建的测量动作，在实际测量时，通过运行该执行向量，完成所有测试点的测量。

S4，定义所述执行向量的运行周期。所述运行周期的频率为所述执行向量的频率，需保证执行向量中每个测量动作后的等待时间(waiting time)符合步骤S2中使用的ATE测量机的电源组件的硬件要求。本实施例中设置的运行周期如下：

S5，按照步骤S2设计的电源上电过程对所述待测集成电路器件上电，在所述电源上电过程中，根据步骤S1中的初始电压和钳位电流、步骤S3中的执行向量以及步骤S4中的运行周期，对每个测量点进行电流测量，并输出相应的测量结果。即建立测试程序，该测试程序调用步骤S1中定义的电平(Level)文件，调用步骤S4中的周期(Timing)文件，调用步骤S3中定义的向量(Pattern)文件，开始测试并输出测试结果，以获得所述待测集成电路器件电源上电过程中的瞬时电流和最大上电电流。

本实施例中，测试结果，即包含瞬时电流以及最大上电电流的测量数据可通过现有的ATE测试机本身的数据输出工具进行输出。请参考图4，本实施例中，通过现有的ATE测试机本身的数据输出工具输出的某待测集成电路器件电源上电过程中的电流测试结果，从图中可以看出：设置的测试点数为17，最大上电电流为4mA。

通常情况下，待测集成电路器件电源上电过程在10ms以内完成，步骤S3已预先设置了测量点的位置、测量点的电流range等测量动作，因此将步骤S1至S4的设置写入到现有的ATE测试机内部，从而可以在步骤S5中直接使用ATE测试机的测量组件开始测试，每个测量点在几个μs内即可完成相应的电流测量，由此实现在自动测试系统(ATE)上大规模、快速准确地测量器件电源上电瞬时电流，不增加额外硬件成本、可以极大的提高测试效率。

当所述待测集成电路器件具有多个电源时，可以同时对所述待测集成电路器件的所有电源进行测量，具体地，按照步骤S1至S4分别对各个电源进行相应的设置，然后通过一个S5步骤完成所有的电源上电过程的瞬时电流测量，在输出测试结果时，可以按照测量的电源进行区分输出，对应每个电源的测试结果包括其所有测量点的数组。此外，可以针对待测集成电路器件的特性，灵活改变步骤S3中设置的测量点数，更能完整地检测该集成电路器件电源上电过程中的电流分布情况。而在步骤S4中提高或者减少测试的频率，可以改变电源上电过程中波形的斜率，发现不同上电时间内电流分布情况。

由上所述，本发明的集成电路器件电源上电过程中的电流测试方法，能够利用ATE测试机本身的系统和组件，进行相应的设置，使得可以自动的、快速准确对待测集成电路器件各个电源测试通路上电瞬时电流和最大上电电流进行测量，保证了测量效率和测量准确性。

请参考图5，本发明还提供一种集成电路器件电源上电过程中的电流测试系统，包括初始值设置组件51、电源上电过程设计组件52、测量向量生成和发生组件53、测试执行组件54以及测量结果输出组件。

初始值设置组件51用于预先定义待测集成电路器件所有的电源管脚的初始电压，并设置所述待测集成电路器件在上电过程中的钳位电流。其中预先定义的初始电压可以为0V，也可以为其他值，该值需要满足所述待测集成电路器件规定的初始上电电压的要求。为各个电源管脚设置钳位电流是为了保障所述待测集成电路器件在上电过程中的电流均不会形成超过预期的电流，因此该钳位电流的值需大于要测试的最大上电电流值，具体大小可视情况调整。

电源上电过程设计组件52用于设计所述待测集成电路器件的电源上电过程，所述电源上电过程包括起始电压、稳定电压以及所述起始电压和稳定电压之间的电压变化曲线；电源上电过程设计组件52可以是有的ATE测试机本身的电源组件。

测量向量生成和发生组件53用于创建测量动作以及所述测量动作对应的执行向量，并定义所述执行向量的运行周期，所述测量动作包括测量点及其施加电压的设置、测量次数以及测量结果输出，还包括针对每个测量点设置电流输出范围以及根据所述测量结果和所述电流输出范围进行的测量判断。所述运行周期的频率为所述执行向量的频率。所述测量向量生成和发生组件53可以按照电源上电过程设计组件52中的所述起始电压和稳定电压之间的一条倾斜直线为相应的测量点设置施加电压。测量向量生成和发生组件53可以是现有的ATE测试机本身的矢量生成和发生组件，将所述测量动作、执行向量以及运行周期设置到ATE测试机本身的矢量生成和发生组件中即可，其中的运行周期的频率需保证执行向量中每个测量动作后的等待时间(waiting time)符合步骤S2中使用的ATE测量机的电源组件的硬件要求。

测试执行组件54用于按照所述电源上电过程设计组件52设计的电源上电过程对所述待测集成电路器件上电，且在所述电源上电过程中，调用所述初始值设置组件51的初始电压和钳位电流、测量向量生成和发生组件53的执行向量以及运行周期，来对每个测量点进行电流测量，以获得所述待测集成电路器件电源上电过程中的瞬时电流和最大上电电流；测试执行组件54可以是现有的ATE测试机本身的测量组件，并使其能够调用所述初始值设置组件51、所述电源上电过程设计组件52、测量向量生成和发生组件53中的相关文件。

测量结果输出组件55用于输出所述测试执行组件相应的测量结果，测量结果输出组件55可以是现有的ATE测试机本身的数据输出工具组件。

由上所述，本发明的集成电路器件电源上电过程中的电流测试系统，可以利用现有的ATE测试系统本身测试组件，进行设置和编程，能够自动、准确的测量待测集成电路器件在电源上电过程中的瞬时电流和最大上电电流，从而实现自动化、规模化、低成本、高效率的实现待测集成电路器件电源上电过程中的瞬时电流和最大上电电流的测试。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (15)

1.一种集成电路器件电源上电过程中的电流测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，预先定义待测集成电路器件所有电源管脚的初始电压，并设置所述待测集成电路器件各电源管脚在上电过程中的钳位电流；

S2，设计所述待测集成电路器件的电源上电过程，所述电源上电过程包括起始电压、稳定电压以及所述起始电压和稳定电压之间的电压变化曲线；

S3，创建测量动作以及所述测量动作对应的执行向量，所述测量动作包括测量点及其施加电压的设置、测量次数以及测量结果输出；

S4，定义所述执行向量的运行周期，且所述运行周期的频率为所述执行向量的频率；

S5，按照步骤S2设计的电源上电过程对所述待测集成电路器件上电，在所述电源上电过程中，根据步骤S1中的初始电压和钳位电流、步骤S3中的执行向量以及步骤S4中的运行周期，对每个测量点进行电流测量，并输出相应的测量结果，以获得所述待测集成电路器件电源上电过程中的瞬时电流和最大上电电流。

2.如权利要求1所述的电流测试方法，其特征在于，所述步骤S1中的初始电压为0V或者满足所述待测集成电路器件规定的初始上电电压。

3.如权利要求1所述的电流测试方法，其特征在于，所述步骤S2中，通过ATE测试机的电源组件，设计所述待测集成电路器件的电源上电过程。

4.如权利要求1所述的电流测试方法，其特征在于，所述步骤S3中，通过ATE测试机的矢量生成和发生组件，设计所述执行向量以插入所述测量动作。

5.如权利要求1所述的电流测试方法，其特征在于，所述步骤S3中，按照在所述起始电压和稳定电压之间的一条倾斜上升直线，来设置相应的测量点及其施加电压。

6.如权利要求1所述的电流测试方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述测量动作还包括设置每个测量点的电流输出范围以及根据所述测量结果和所述电流输出范围进行的测量判断。

7.如权利要求1所述的电流测试方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述运行周期使得所述执行向量中的每个测量动作后的等待时间符合ATE测试机的电源组件的硬件要求。

8.如权利要求1所述的电流测试方法，其特征在于，所述步骤S4中，提高或者减少所述频率，获得不同上电时间内的电流分布情况。

9.如权利要求1所述的电流测试方法，其特征在于，所述步骤S5中，通过ATE测试机的数据输出工具获取并输出相应的测量结果。

10.如权利要求1所述的电流测试方法，其特征在于，所述待测集成电路器件具有至少一个电源，当对所述待测集成电路器件的多个电源进行测量时，按照步骤S1至S4分别对各个电源进行相应的设置，同时通过一个步骤S5完成所有的电源上电过程的电流测量。

11.一种集成电路器件电源上电过程中的电流测试系统，其特征在于，包括：

初始值设置组件，用于预先定义待测集成电路器件所有的电源管脚的初始电压，并设置所述待测集成电路器件各电源管脚在上电过程中的钳位电流；

电源上电过程设计组件，用于设计所述待测集成电路器件的电源上电过程，所述电源上电过程包括起始电压、稳定电压以及所述起始电压和稳定电压之间的电压变化曲线；

测量向量生成和发生组件，用于创建测量动作以及所述测量动作对应的执行向量，并定义所述执行向量的运行周期，所述测量动作包括测量点及其施加电压的设置、测量次数以及测量结果输出，所述运行周期的频率为所述执行向量的频率；

测试执行组件，用于按照所述电源上电过程设计组件设计的电源上电过程对所述待测集成电路器件上电，且在所述电源上电过程中，调用所述初始值设置组件的初始电压和钳位电流、测量向量生成和发生组件的执行向量以及运行周期，来对每个测量点进行电流测量，以获得所述待测集成电路器件电源上电过程中的瞬时电流和最大上电电流；

测量结果输出组件，用于输出所述测试执行组件相应的测量结果。

12.如权利要求11所述的电流测试系统，其特征在于，所述初始值设置组件中设置的初始电压为0V或者满足所述待测集成电路器件规定的初始上电电压。

13.如权利要求11所述的电流测试系统，其特征在于，所述测量向量生成和发生组件按照在所述起始电压和稳定电压之间的一条倾斜直线为相应的测量点设置施加电压。

14.如权利要求11所述的电流测试系统，其特征在于，所述测量动作还包括针对每个测量点设置电流输出范围以及根据所述测量结果和所述电流输出范围进行的测量判断。

15.如权利要求11所述的电流测试系统，其特征在于，所述电流测试系统安装在ATE测试机上，所述电源上电过程设计组件为ATE测试机的电源组件，所述测量向量生成和发生组件为ATE测试机的矢量生成和发生组件，所述测试执行组件为ATE测试机的测量组件，所述测量结果输出组件为ATE测试机的数据输出工具组件。