CN107907815B - 一种单板双通道ft量产测试及良率分析系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单板双通道产测及良率分析系统，该系统构包括有人机接口处理模块、接触电阻检测模块、移动数据存储模块、固件更新模块、handler控制模块、电源控制与电压校准模块、模拟指标测试模块、良率分析模块和LCD显示模块，其中，人机接口处理模块、接触电阻检测模块、移动数据存储模块、固件更新模块、handler控制模块、电源控制与电压校准模块、模拟指标测试模块、良率分析模块集成于嵌入式微处理器中。本发明能够减少测试成本，实现产测要求，自动根据多批次测试结果制定良率控制线，提高测试精确度，减少因接触问题而导致的数据不准确，效率大幅度提升。

Description

一种单板双通道FT量产测试及良率分析系统及方法

技术领域

本发明属于测试的技术领域，尤其涉及芯片模拟性能检测、数据统计和分析及客户代烧录等的系统及方法。

背景技术

目前已有的单板量产测试装置不能对电压电流、时钟频率及上下拉电阻等多项模拟指标进行一体化测试，灵活性差且投入高，装置不能实时保存被测芯片的良率情况，给后面的良率分析工作带来困难，且没有接触电阻检测，电压电流信号量测试、ADC测试及供电电压产生等都是独立分开的，只能应用于单一类型的芯片测试，不同类别项目的测试都需要重新开发测试平台，通用性差，无法快速的开发新的测试装置，外加ADC输入信号由于外界信号线阻抗、接触等各种问题导致数据不可靠，重复性工作量大，芯片因直流特性出现的问题检测设备没有一个完整的检测方法且不能同时进行良率分析，芯片与handler之间会由于接触不实等问题带来测试结果误判，进而造成成本损失，为了解决良率问题，测试工程师分析问题需要花费很多的时间，整个过程需要人为参与，大量重复工作使得人力物力与时间资源的成本增高，内耗较大造成测试成本较高，后续的可维护性难度加大；传统的良率分析方法受到现实条件的制约，只对单一批次芯片产品分析判断，批次性变化较大的情况下，良率控制线制定不准确；受传统化的开发思路的影响缺少集成度高的测试及良率分析装置，制约了FT量产测试效率。

发明内容

基于此，因此本发明的首要目地是提供一种单板双通道FT量产测试及良率分析系统及方法，该系统及方法利用单板进行芯片测试和良率分析，实现产测要求，单板量产测试平台的引入集成测试模式在一定程度上节省测试时间和成本，提高测试精确度，减少因接触问题而导致的数据不准确，效率大幅度提升。

本发明的另一个目地在于提供一种单板双通道FT量产测试及良率分析系统及方法，该系统及方法能够自动实现在量产测试FT阶段对多项电量、频率及电阻等模拟参数指标进行测试、实时补偿和接触检测，同时使用外接handler机械手实现双site芯片同时测试、记录和良率分析等一体化，减少测试成本，并通过良率控制线应用于工艺封测等阶段评估，设备使用便捷和操作方便。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种单板双通道FT量产测试及良率分析系统，其特征在于该系统构包括有人机接口处理模块、接触电阻检测模块、移动数据存储模块、固件更新模块、handler控制模块、电源控制与电压校准模块、模拟指标测试模块、良率分析模块和LCD显示模块，其中，人机接口处理模块、接触电阻检测模块、移动数据存储模块、固件更新模块、handler控制模块、电源控制与电压校准模块、模拟指标测试模块、良率分析模块集成于嵌入式微处理器中；嵌入式微处理器通过数据传输接口与LCD显示模块连接，通过handler控制接口、烧录接口、通信检测接口及过冲控制接口与Handler设备上的被测芯片连接。

该系统可以在FT量产阶段对芯片进行批量自动化多模拟参数指标测试，将多指标项测试方法集成在一套系统内进行测试和良率处理，包含接触电阻检测，大幅提高测试效率，且根据相关问题进行预处理和显示，并将测试的芯片数据按照MAP图的形式存储在移动存储设备中，便于在不同终端下分析和问题处理。

所述接触电阻检测模块，主要检测单板外界的Handler设备与被测芯片之间的连接性。所述固件更新模块，主要实现在系统固件全部更新和时序逻辑功能更新等。所述handler控制模块，负责芯片的自动化控制操作和对芯片测试，实现芯片的测试和烧录。

所述电源控制与电压校准模块包含被测试芯片供电电源单元和自适应电压检测单元两部分，所述被测试芯片供电电源单元需要完成对被测芯片烧录电压和供电电压的供给等功能，所述自适应电压检测单元，主要实现能对电源控制模块输出电压、PMU输出电压信号量检测、被测芯片烧录电压和供电电压等的自适应校准的功能，使得系统具备输出电压钳位和系统自适应补偿功能，系统测量精度更加精准和稳定。

所述模拟指标测试模块包含PMU控制检测单元、频率采样单元、电阻检测单元；PMU控制检测单元主要用于提供激励信号电压、输入电压检测、输出电流信号，测量过程包括驱动电流测量电压(FIMV)、驱动电压测量电流(FVMI)。PMU控制检测模块能够提供FV、FI、FN(高阻)、MV、MI等功能，增加外部电阻可增加相应测量范围，嵌入式微处理器通过操作电源控制与电压校准模块使得被测芯片进入用户模式，配置PMU检测单元、电压自适应检测模块、可编程电阻器及电子开关等外置部件，控制器输出并调用电压自校准模块实现IOH\IOL、VIH\VIL、VOH\VOL、SLEEEP\HALT功耗及漏电电流等信号量检测；频率采样单元主要完成时钟频率的测量及标定，系统进入芯片时钟频率标定流程，检测芯片ID以确定相应的标定方式和标定值写入位置，利用二分查找法计算出标定数值，对写入标定数据的芯片进行测量；电阻检测单元实现芯片的内部上下拉电阻阻值测试，首先获取设计指标，然后开启电源控制与电压校准模块，使得被测芯片进入烧录模式，配置寄存器数据，继而使用PMU检测单元和电压自适应检测单元，测量此时的IO管脚的电压和电流，最后计算出上下来电阻阻值。

所述良率分析模块是主要对芯片电气特性参数测量失效的项及芯片数量进行统计分析的分析单元，需要完成每一批次良率情况统计分析和大批量多批次数据综合分析等功能，数据来源于电量、时钟频率及上下拉电阻等参数的失效统计，实现所有测试指标项的良率分析及自适应处理，并将实测值与设计指标值对比以判断其失效项，进而统计分析每一批次的良品与不良品比例数据和各测试项失效等数据，取若干个测试数据，去除最大良率和最差良率，然后取平均良率，根据平均良率计算均方差，把平均良率减去3倍的均方差值作为良率基准，输出给相关人员制定工厂良率指标控制线。

一种单板双通道FT量产测试及良率分析方法，其特征在于实现方法包括步骤：

101、测试和良率分析系统上电，时钟系统、IO端口、FMC外设接口、Handler TTL通信模块、电源系统、电压自校准模块、LCD显示模块、移动数据存储设备及PMU检测单元初始化，系统各模块自校准和自检；

如果确认自检失败且小于设定自检次数，系统重新初始化各外设单元，继而模块再次进行自校准和自检；否则自校准和自检失败且超过规定次数，设备故障报警，红灯闪烁提示，系统报警，LCD提示用户需要更换测试和良率分析系统；否则，系统自校准和自检成功，等待接收用户命令。

102、自校准和自检成功，启动移动存储设备读取并查找存储区地址划分表、配置文件索引表、芯片模拟特性指标数据、良率控制线、代烧录hex、芯片测试数据信息、管脚及模块输入电阻、芯片型号、标识信息及测试系统固件和版本号等信息；

103、芯片测试对应文件查找成功，建立LCD菜单系统，等待用户输入控制指令，供用户按键选择是否执行固件程序更新或者测试和良率分析模式，如果用户选择进入固件更新模式，开始执行104、105等步骤。否则执行106等步骤。

104、进入固件更新模式，进行固件程序更新；

接到用户指令后系统获取移动存储设备中系统固件更新程序数据及版本信息，完成读取后，系统调用IAP固件更新程序读取系统自身固件程序数据及版本信息，继而对比当前系统固件与移动存储设备中的固件版本哪个最新及是否需要更新等，LCD显示单板系统准备进行固件更新和对比结果供用户选择，如果需要更新进，则判断当前系统固件不是最新固件版本，系统判断是否被烧录新固件程序，如果烧录了固件程序，获取移动存储设备的最新固件程序，更新固件程序，更新完成后，重新初始化各单元并关闭烧录电压和供电电压，系统重新自校准和自检。如果是最新版本，则不需更新固件程序，执行105步骤。

105、被测芯片上电，重新启动功能模块，启动handler TTL通信连接，系统解析命令，执行相关功能，开始等待用户输入命令，系统进行命令解析；

开始判断handler连接是否通信正常，如果handler连接异常，设备故障报警，红指示灯闪烁，提示用户重新插接handler设备。如果handler连接正常，进入测试和良率处理模式，

106、芯片进入测试和良率处理模式，系统调用电源控制模块、PMU检测和电压校准模块，使芯片进入烧录模式，调整电子开关至被测芯片任两个IO端口，配置被测芯片SFR，调用接触电阻检测模块对芯片与handler设备连接特性进行测试；

通过配置被测芯片SFR寄存器、系统PMU检测单元及电压自校准单元，测量在不同情况下的管脚电压输出，以此判断接触是否正常。如果接触异常且超过规定次数，则存储和显示测试数据；否则，确定芯片接触良好，记录测试数据保持，LCD显示当前测试结果和状态。

107、进入IOH/IOL、漏电、功耗及sleep&halt电流类指标项检测，获取芯片配置信息及直流电流特性设计值、漏电IO端口和输入电阻信息等数据；

如果IO是漏电管脚，则芯片在烧录模式下配置SFR寄存器，开启大电流检测功能IO端口，如果IO不是漏电管脚，则执行下一步。

108、需要配置调节可编程电阻，根据测量的模块工作电流，继而计算出模块功耗，存储并显示测试数据；进入VIL/VIH、VOH/VOL、ADC VStrim电压类指标项检测；

调用PMU检测被测芯片输入输出电压，将电压电流类测试项数据与涉及指标值对比，判断电压电流是否符合设计，如果不符合且在规定复测次数内，记录失效的电量指标项检测，设置单项检测函数模式，则执行107、108步骤；否则不在规定复测次数内，记录测试失效编号和测试数据保存，LCD显示当前测试结果和状态；如果符合设计要求，更新LCD显示测试信息和状态，将测试数据存储。判断管脚检测完成且电量模块检测是否完成，如果没有完成了，则执行107、108步骤；否则，执行108步骤。

109、进入时钟频率检测模式，测试系统启动频率扑捉功能，调整电子开关，切换至时钟频率输出端口，调用电源控制模块使得被测芯片进入烧录模式，调用模拟指标测量模块测量时钟频率数据；

测得频率是否在设计范围内，如果不在设计范围内，满足规定复测次数，重复执行109步骤；如果在设计范围内，LCD显示和记录测试数据保存，切换频率测量指标项，进行检测。内外部高低速频率检测是否完成，如果没有完成，则执行108步骤；否则，进入上下拉电阻类指标检测。

110、进入上下拉电阻类指标检测，烧录模式下配置被测芯片上下拉模式，调用电源控制模块使得被测芯片进入用户模式，启动PMU检测单元，切换电子开关至IO管脚，测量IO管脚电压和电流；

根据电压电流数据，计算出上下拉电阻阻值并判定是否符合设计要求，如果不符合设计要求，记录测试失效编号和测试数据保存，LCD显示当前测试结果和状态，没有超过规定复测次数，重复执行110步骤；如果符合设计要求，顺序切换检测端口，进行检测，LCD显示和存储并显示测试数据，切换电子开关，判断上下拉电阻测试是否完成，如果没有完成，重复执行110步骤；否则判断是否需要客户代烧录，如果需要客户代烧录，执行111步骤；否则，控制handler将以上测试正常和失效分别分进好bin和坏bin，执行112步骤。

111、芯片进入客户代烧录模式，进行烧录芯片直到烧录完成；

调用电源控制与电压校准模块，获取芯片配置信息，按照芯片配置文件对被烧录芯片配置烧录电压和供电电压，调用电压自校准模块使得输出电压稳定，此时打开电子开关及通道模块选择供电电压、烧录电压、时钟控制管脚和数据通信管脚，使得芯片进入烧录模式，烧录芯片直到烧录完成，关闭电源系统并重新上电，读取被测芯片存储空间数据，与烧录HEX数据对比，不一致，再次烧录，还是不一致，LCD显示当前烧录结果和状态，控制handler将芯片投入坏bin，执行112步骤；一致，LCD显示当前烧录结果和状态，控制handler将芯片投入好bin。更新LCD显示模块，关闭模拟测试模块、电源模块电压自校准等模块。

112、系统进入良率分析模块，计算本批次良率数据信息。

读取以前各批次良率数据，判断已完成加当前测试的良率批次是否大于指定的若干个LOT数据，如果小于指定的若干个LOT数据，LCD显示当前批次良率结果和状态，提示用户良率批次数据量不够，完成一次测试，继续下一批次芯片测试；如果满足指定的若干个LOT数据，则取最近的指定的若干个LOT数据，调用良率分析模块，对良率数据进行分析并计算出良率控制线，LCD显示良率控制线及本批次良率信息，关闭电源控制及电压自校准等模块，系统进入命令接收状态，完成一次测试，继续下一次被测芯片测试。

系统是每次对ADC VStrim电压、直流特性电压和电流、内外部高低速时钟频率、上下拉电阻等信号量的指标项的测试和良率分析的循环执行的一个过程，根据用户不同需求不断的测试、判断和命令的解析，目的是把VIL/VIH、VOL/VOH、单个模块功耗、sleep&halt功耗及漏电等电量参数进行检测，内外部高低速时钟频率和ERC频率等时钟频率参数，上下拉电阻等电阻参数、设备故障报警、电压自锁定和自校准、客户程序代烧录、批次良率分析等特点相结合，实现自动化的测试和良率分析系统。

本发明利用单板进行芯片测试和良率分析技术在量产测试FT阶段对多项电量、频率及电阻等模拟参数指标进行测试、实时补偿和接触检测，使用外接handler机械手实现双site芯片同时测试、记录和良率分析等一体化的自动控制方式，减少测试成本，实现产测要求，自动根据多批次测试结果制定良率控制线，应用于工艺封测等阶段评估，单板量产测试平台的引入集成测试模式在一定程度上节省测试时间和成本，芯片接触电阻检测、电压自校准和电压锁定技术，提高测试精确度，减少因接触问题而导致的数据不准确，效率大幅度提升，设备使用便捷和操作方便。

附图说明

图1是本发明所实施的总体架构图。

图2是本发明所实施硬件系统构成框图。

图3是本发明所实施人机接口处理模块的处理流程图。

图4是本发明所实施接触电阻检测模块的处理流程图。

图5是本发明所实施固件更新模块的处理流程图。

图6是本发明所实施电源控制及电压校准模块的处理流程图。

图7是本发明所实施模拟指标测试模块的处理流程图。

图8是本发明所实施良率分析模块的处理流程图。

图9是本发明所实施的控制流程图。

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。

图1、图2所示，为本发明所实现的单板双通道FT量产测试及良率分析系统，其特征在于该系统可以在FT量产阶段对芯片进行批量自动化多模拟参数指标测试提供了必要手段，将多指标项测试方法集成在一套系统内进行测试和良率处理，包含接触电阻检测，大幅提高测试效率，且根据相关问题进行预处理和显示，并将测试的芯片数据按照MAP图的形式存储在移动存储设备中，便于在不同终端下分析和问题处理。其中系统构成分为人机接口处理模块、接触电阻检测模块、移动数据存储模块、固件更新模块、handler控制模块、电源控制与电压校准模块、模拟指标测试模块、良率分析模块和LCD显示模块。其中，人机接口处理模块、接触电阻检测模块、移动数据存储模块、固件更新模块、handler控制模块、电源控制与电压校准模块、模拟指标测试模块、良率分析模块集成于嵌入式微处理器中；嵌入式微处理器通过数据传输接口与LCD显示模块连接，通过handler控制接口、烧录接口、通信检测接口及过冲控制接口与Handler设备上的被测芯片连接。

人机接口处理模块，如图3所示，包含机械按键处理和指令控制处理两个部分，指令控制处理主要完成研发阶段命令功能实现，实现插入检测、命令检测、错误处理及指令发送等操作，完成研发阶段与上位机控制软件之间的数据和指令的传输等；机械按键处理主要是将用户的输入指令转换为命令代码并处理，并根据相应命令代码执行相关控制功能，通过测试和良率分析系统上的机械键盘实现用户指令的输入，根据产生的控制指令和数据，调用各功能模块进行相应处理，满足用户功能设定的需求，指令处理模块包含按键扫描、超时检测、命令校验、错误处理及指令发送等操作，指令控制单元可以实现对测试和良率分析系统控制指令输入进行实时控制，以便满足用户不同功能需求。

接触电阻检测模块，如图4所示，主要检测单板外界的Handler设备与被测芯片之间的连接性，以便继续进行后续测试项测试，保证数据稳定性和可靠性。当芯片接触不良时，芯片表面会存在一定的接触电阻，实验证明接触电阻在1欧姆左右，正常接触时，被测芯片管脚对地的电动势是相等的，当接触不良时会产生电势差，所以在芯片测试时，把芯片一管脚配置为输出低电平，测试另一管脚的电压，然后通过测试机给输出低电平的管脚加10mA的电流，再次测试此时另一管脚的电压，比较两次的压差是否在正负8mV以内在判断芯片接触情况。

移动数据存储模块是需要插入移动存储卡，使用SPI总线实现对其的读写擦除等操作，实现对FT量产测试数据、芯片信息和代烧录hex文件的存储功能，移动存储模块分为文件索引区、芯片配置文件信息区、hex数据区、测试数据区和和批次良率数据区等。存储模块通过SPI接口挂载在嵌入式微处理器FSMC总线上，实时动态对存储设备内芯片配置文件索引表、芯片良率数据信息及测试数据信息、管脚及模块输入电阻、电气特性信息、芯片型号、标识信息、客户代烧录hex及测试系统版本号等相关配置文件信息在不同扇区内进行操作及状态信息进行记录，同时反馈数据传输信息。

固件更新模块，如图5所示，主要实现在系统固件全部更新和时序逻辑功能更新等，嵌入式微处理器控制系统利用IAP功能读取存储在移动存储模块上的固件程序，并将其更新到单板系统中，同时根据用户的固件程序版本自动选择不同更新需求，更新速度快，具备差错检测机制，具备很好的用户体验效果，对后续的系统功能和性能的拓展提供便捷，缩短软件开发周期。

handler控制模块，负责芯片的自动化控制操作和对芯片测试，实现芯片的测试和烧录。单板系统工作后，控制handler自动加载好芯片，发出测试请求信号，测试和良率分析系统响应handler的测试请求开始测试，通过TTL接口获取handler的测试数据进行判断，控制handler根据测试和良率分析结果，对good chip或bad chip进行分区，进而根据客户需求进行代烧录等操作，然后进行下一次的测试；需要配置的参数为工位或者site数，依实际应用情况来定，芯片最大烧录时间默认为5S，可根据芯片实际测试时间调整，START有效电平选择为低电平有效，脉冲可选择100us,OKSignal设置为低有效，其它BusySignal，NGSignal信号参数默认。

电源控制与电压校准模块，如图6所示，主要通过读取被测芯片ID号和配置文件以便确认不同ID类型被测芯片烧录电压供电和供电电压，电源控制与电压校准模块经过电压自检准功能实现对烧录、供电电压和PMU输出电压等的精准控制，通过对烧录电源和供电电源的协调运作，以确保对被测芯片工作模式的有效的控制。电源控制与电压校准模块包含被测试芯片供电电源单元和自适应电压检测单元两部分，被测试芯片供电电源单元需要完成对被测芯片烧录电压和供电电压的供给等功能，为了能够对更多类型的被测芯片提供适应的烧录电压和供电电源，嵌入式微处理器需要读取存储设备中的被测芯片信息进行设置，根据获取到的配置文件确定被测芯片类型，进而控制模块输出多路被测芯片的供电电压和烧录电压，供电电压有1.8V、3.3V和5V等三种，常用芯片的烧录电压有3V、5V、6.5V、8.5V等四种；自适应电压检测单元，主要实现能对电源控制模块输出电压、PMU输出电压信号量检测、被测芯片烧录电压和供电电压等的自适应校准的功能，使得系统具备输出电压钳位和系统自适应补偿功能，系统测量精度更加精准和稳定。

模拟指标测试模块，如图7所示，包含PMU控制检测单元、频率采样单元、电阻检测单元；PMU控制检测单元主要用于提供激励信号电压、输入电压检测、输出电流信号，测量过程包括驱动电流测量电压(FIMV)、驱动电压测量电流(FVMI)。PMU控制检测模块能够提供FV、FI、FN(高阻)、MV、MI等功能，增加外部电阻可增加相应测量范围，嵌入式微处理器通过操作电源控制与电压校准模块使得被测芯片进入用户模式，配置PMU检测单元、电压自适应检测模块、可编程电阻器及电子开关等外置部件，控制器输出并调用电压自校准模块实现IOH\IOL、VIH\VIL、VOH\VOL、SLEEEP\HALT功耗及漏电电流等信号量检测；频率采样单元主要完成时钟频率的测量及标定，系统进入芯片时钟频率标定流程，检测芯片ID以确定相应的标定方式和标定值写入位置，利用二分查找法计算出标定数值，对写入标定数据的芯片进行测量，测量结果不再允许范围再次计算标定数据并写入，直至满足要求；电阻检测单元实现芯片的内部上下拉电阻阻值测试，首先获取设计指标，然后开启电源控制与电压校准模块，使得被测芯片进入烧录模式，配置寄存器数据，继而使用PMU检测单元和电压自适应检测单元，测量此时的IO管脚的电压和电流，最后计算出上下来电阻阻值。

良率分析模块，如图8所示，是主要对芯片电气特性参数测量失效的项及芯片数量进行统计分析的分析单元，需要完成每一批次良率情况统计分析和大批量多批次数据综合分析等功能，数据来源于电量、时钟频率及上下拉电阻等参数的失效统计，如VIL/VIH、VOL/VOH、单个模块功耗、sleep&halt功耗及漏电等电量参数进行检测，内外部高低速时钟频率和ERC频率等时钟频率参数，上下拉电阻等电阻参数等等。实现所有测试指标项的良率分析及自适应处理，嵌入式微处理器测量被测芯片直流特性系列指标项的是否满足设计要求，并将实测值与设计指标值对比以判断其失效项，进而统计分析每一批次的良品与不良品比例数据和各测试项失效等数据，每一批次产品进行同样的良率分析工作，达到规定设置批次统计数量时进行良率控制线计算和划定，当芯片产品性能稳定后，取十个LOT的测试数据，去除最大良率和最差良率，然后取平均良率，根据平均良率计算均方差，把平均良率减去3倍的均方差值作为良率基准，输出给相关人员制定工厂良率指标控制线，测试厂对高于良率基准的芯片可继续安排测试，要特别留意低于良率基准的芯片批次并有效处理。

LCD显示模块，主要是显示测试和良率分析系统在各指标项测试工作过程中的状态信息、各测试项测试结果、当前测试项状态及测试数据存储等信息，嵌入式微处理器实时跟进各个芯片的状态信息将芯片测试结果显示，也可在结束本批次产品测试后，从可移动存储器中读取该结果并显示，提醒客户。另外系统也会通过指示灯、蜂鸣器等多样的输出方式把各种状态数据信息，直观的提示出来。LCD显示总体分为两大部分：第一部分为待机界面，用于芯片状态信息、信息查看及模式选择等用户操作，便于用户更好的了解已测芯片批次良率情况，第二部分为菜单界面，用于设置具体的功能操作。菜单界面主要分为3级菜单，采用层进层出，每层菜单均显示具体操作事项，比较直观，能很好的进行人机交互。若出现芯片指标项失效也能协助设计人员比较好的定位到错误位置，以便根据相应的错误提示进行问题解决。

如图9所示，本发明的实现方法包括步骤：

201、测试和良率分析系统上电，时钟系统、IO端口、FMC外设接口、Handler TTL通信模块、电源系统、电压自校准模块、LCD显示模块、移动数据存储设备及PMU检测单元等初始化，测试系统模块自校准和自检，如果确认自检失败且小于设定自检次数，系统重新初始化各外设单元，继而模块再次进行自校准和自检；否则自校准和自检失败且超过规定次数，设备故障报警，红灯闪烁提示，系统报警，LCD提示用户需要更换测试和良率分析系统；否则，系统自校准和自检成功，等待接收用户命令。

202、自校准和自检成功，启动移动存储设备读取并查找存储区地址划分表、配置文件索引表、芯片模拟特性指标数据、良率控制线、代烧录hex、芯片测试数据信息、管脚及模块输入电阻、芯片型号、标识信息及测试系统固件和版本号等信息，如果不能查找到配置文件，LCD提示用户需要拷贝对应文件，红灯闪烁提示，关闭移动存储设备，等待用户拔出并拷贝插入，直到移动存储设备再次插入设备检查到相关文件，才继续执行。

203、芯片测试对应文件查找成功，建立LCD菜单系统，可浏览可移动存储设备内芯片测试对应的文件，用户通过功能按键可以直接查看。接着等待用户输入控制指令，供用户按键选择是否执行固件程序更新或者测试和良率分析模式，如果用户选择进入固件更新模式，开始执行204、205等步骤。否则执行206等步骤。

204、进入固件更新模式，接到用户指令后系统获取移动存储设备中系统固件更新程序数据及版本信息，完成读取后，系统调用IAP固件更新程序读取系统自身固件程序数据及版本信息，继而对比当前系统固件与移动存储设备中的固件版本哪个最新及是否需要更新等，LCD显示单板系统准备进行固件更新和对比结果供用户选择，如果需要更新进，执行205，否则执行206等步骤。

205、判断当前系统固件不是最新固件版本，系统判断是否被烧录新固件程序，如果烧录了固件程序，获取移动存储设备的最新固件程序，更新固件程序，更新完成后，重新初始化各单元并关闭烧录电压和供电电压，系统重新自校准和自检。如果是最新版本，则不需更新固件程序，执行206步骤。

206、被测芯片上电，重新启动功能模块，启动handler TTL通信连接，系统解析命令，执行相关功能，开始等待用户输入命令，系统进行命令解析，开始判断handler连接是否通信正常，如果handler连接异常，设备故障报警，红指示灯闪烁，提示用户重新插接handler设备。如果handler连接正常，进入测试和良率处理模式，

207、芯片进入测试和良率处理模式，系统调用电源控制模块、PMU检测和电压校准模块，使芯片进入烧录模式，调整电子开关至被测芯片任两个IO端口，配置被测芯片SFR，调用接触电阻检测模块对芯片与handler设备连接特性进行测试，通过配置被测芯片SFR寄存器、系统PMU检测单元及电压自校准单元，测量在不同情况下的管脚电压输出，以此判断接触是否正常。如果接触异常且超过规定次数，则存储和显示测试数据；否则，确定芯片接触良好，记录测试数据保持，LCD显示当前测试结果和状态。

208、进入IOH/IOL、漏电、功耗及sleep&halt等电流类指标项检测，获取芯片配置信息及直流电流特性设计值、漏电IO端口和输入电阻信息等数据，如果IO是漏电管脚，则芯片在烧录模式下配置SFR寄存器，开启大电流检测功能IO端口，如果IO不是漏电管脚，则执行209步骤。

209、需要配置调节可编程电阻，根据测量的模块工作电流，继而计算出模块功耗，存储并显示测试数据；进入VIL/VIH、VOH/VOL、ADC VStrim等电压类指标项检测，调用PMU检测被测芯片输入输出电压，将电压电流类测试项数据与涉及指标值对比，判断电压电流是否符合设计，如果不符合且在规定复测次数内，记录失效的电量指标项检测，设置单项检测函数模式，则执行208、209步骤；否则不在规定复测次数内，记录测试失效编号和测试数据保存，LCD显示当前测试结果和状态；如果符合设计要求，更新LCD显示测试信息和状态，将测试数据存储。判断管脚检测完成且电量模块检测是否完成，如果没有完成了，则执行208、209步骤；否则，执行209步骤。

210、进入时钟频率检测模式，测试系统启动频率扑捉功能，调整电子开关，切换至时钟频率输出端口，调用电源控制模块使得被测芯片进入烧录模式，调用模拟指标测量模块测量时钟频率数据，测得频率是否在设计范围内，如果不在设计范围内，满足规定复测次数，重复执行210步骤；如果在设计范围内，LCD显示和记录测试数据保存，切换频率测量指标项，进行检测。内外部高低速频率检测是否完成，如果没有完成，则执行执行209步骤；否则，进入上下拉电阻类指标检测。

211、进入上下拉电阻类指标检测，烧录模式下配置被测芯片上下拉模式，调用电源控制模块使得被测芯片进入用户模式，启动PMU检测单元，切换电子开关至IO管脚，测量IO管脚电压和电流，根据电压电流数据，计算出上下拉电阻阻值并判定是否符合设计要求，如果不符合设计要求，记录测试失效编号和测试数据保存，LCD显示当前测试结果和状态，没有超过规定复测次数，重复执行211步骤；如果符合设计要求，顺序切换检测端口，进行检测，LCD显示和存储并显示测试数据，切换电子开关，判断上下拉电阻测试是否完成，如果没有完成，重复执行211步骤；否则判断是否需要客户代烧录，如果需要客户代烧录，执行212步骤；否则，控制handler将以上测试正常和失效分别分进好bin和坏bin，执行213步骤。

212、芯片进入客户代烧录模式，调用电源控制与电压校准模块，获取芯片配置信息，按照芯片配置文件对被烧录芯片配置烧录电压和供电电压，调用电压自校准模块使得输出电压稳定，此时打开电子开关及通道模块选择供电电压、烧录电压、时钟控制管脚和数据通信管脚，使得芯片进入烧录模式，烧录芯片直到烧录完成，关闭电源系统并重新上电，读取被测芯片存储空间数据，与烧录HEX数据对比，不一致，再次烧录，还是不一致，LCD显示当前烧录结果和状态，控制handler将芯片投入坏bin，执行213步骤；一致，LCD显示当前烧录结果和状态，控制handler将芯片投入好bin。更新LCD显示模块，关闭模拟测试模块、电源模块电压自校准等模块。

213、系统进入良率分析模块,计算本批次良率数据信息，读取以前各批次良率数据，判断已完成加当前测试的良率批次是否大于10个LOT数据，如果小于10个LOT数据，LCD显示当前批次良率结果和状态，提示用户良率批次数据量不够，完成一次测试，继续下一批次芯片测试；如果满足10个LOT数据，执行214步骤。

214、满足10个LOT数据，取最近的10个LOT数据，调用良率分析模块，对良率数据进行分析并计算出良率控制线，LCD显示良率控制线及本批次良率信息，关闭电源控制及电压自校准等模块，系统进入命令接收状态，完成一次测试，继续下一次被测芯片测试。

215、系统是每次对ADC VStrim电压、直流特性电压和电流、内外部高低速时钟频率、上下拉电阻等信号量的指标项的测试和良率分析的循环执行的一个过程，根据用户不同需求不断的测试、判断和命令的解析，目的是把VIL/VIH、VOL/VOH、单个模块功耗、sleep&halt功耗及漏电等电量参数进行检测，内外部高低速时钟频率和ERC频率等时钟频率参数，上下拉电阻等电阻参数、设备故障报警、电压自锁定和自校准、客户程序代烧录、批次良率分析等特点相结合，实现自动化的测试和良率分析系统。

因此，本发明所实现的单板双通道FT量产测试和良率分析系统是将模拟性能测试和批量批次性良率分析集成一体的系统，实现芯片产品批量自动化测试、电压自校准、良率分析、数据实时存储、测试系统固件在线更新、客户代烧录模块、接触电阻检测等实际应用需求；采取移动存储设备在系统升级固件，被测芯片FT量产测试数据信息实时保存在移动存储设备，用户使用和良率数据收集分析方便，不受限于应用终端影响；能够根据芯片的类型产生烧录电压、工作电压及电压范围等不同应用需求设计的供电电压控制模块；系统采用集成化的设计方法，使用集成化的PMU单芯片取代独立累加式的ADC、DAC混搭电路模块，解决芯片电压电流等电量指标测试问题；系统的软硬件模块采用模块化和层次化的模块设计理念，将软硬件架构进行模块化设计，方便后续的维护及升级开发；引入电压自适应校准技术，解决多场景输入被测芯片电压自动补偿的需求，实现自动化电压补偿，解决数据的准确性和重复测试的问题，整个过程自动完成，工作效率高，通过良率统计分析更好的掌握批次良率差异，判断芯片设计、工艺及封装等因素对芯片良率的影响，及时反馈芯片代工厂改进适用于公司产品设计要求的工艺，更好的控制终端客户产品品质，有利于产品的批量出货。

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 (9)

1.一种单板双通道FT量产测试及良率分析系统，其特征在于该系统构包括有人机接口处理模块、接触电阻检测模块、移动数据存储模块、固件更新模块、handler控制模块、电源控制与电压校准模块、模拟指标测试模块、良率分析模块和LCD显示模块，其中，人机接口处理模块、接触电阻检测模块、移动数据存储模块、固件更新模块、handler控制模块、电源控制与电压校准模块、模拟指标测试模块、良率分析模块集成于嵌入式微处理器中；嵌入式微处理器通过数据传输接口与LCD显示模块连接，通过handler控制接口、烧录接口、通信检测接口及过冲控制接口与Handler设备上的被测芯片连接；

所述模拟指标测试模块包含PMU控制检测单元、频率采样单元、电阻检测单元；PMU控制检测单元主要用于提供激励信号电压、输入电压检测、输出电流信号，测量过程包括驱动电流测量电压、驱动电压测量电流；频率采样单元主要完成时钟频率的测量及标定，系统进入芯片时钟频率标定流程，检测芯片ID以确定相应的标定方式和标定值写入位置，利用二分查找法计算出标定数值，对写入标定数据的芯片进行测量；电阻检测单元实现芯片的内部上下拉电阻阻值测试，首先获取设计指标，然后开启电源控制与电压校准模块，使得被测芯片进入烧录模式，配置寄存器数据，继而使用PMU检测单元和电压自适应检测单元。

2.如权利要求1所述的单板双通道FT量产测试及良率分析系统，其特征在于所述电源控制与电压校准模块包含被测试芯片供电电源单元和自适应电压检测单元两部分，所述被测试芯片供电电源单元需要完成对被测芯片烧录电压和供电电压的供给等功能，所述自适应电压检测单元，主要实现能对电源控制模块输出电压、PMU输出电压信号量检测、被测芯片烧录电压和供电电压等的自适应校准的功能。

3.如权利要求1所述的单板双通道FT量产测试及良率分析系统，其特征在于所述良率分析模块是主要对芯片电气特性参数测量失效的项及芯片数量进行统计分析的分析单元，完成每一批次良率情况统计分析和大批量多批次数据综合分析，数据来源于电量、时钟频率及上下拉电阻等参数的失效统计，实现所有测试指标项的良率分析及自适应处理，并将实测值与设计指标值对比以判断其失效项，进而统计分析每一批次的良品与不良品比例数据和各测试项失效数据，取若干个测试数据，去除最大良率和最差良率，然后取平均良率，根据平均良率计算均方差，把平均良率减去3倍的均方差值作为良率基准，输出作为良率指标控制线。

4.一种单板双通道FT量产测试及良率分析方法，其特征在于该方法是通过权利要求1所述的单板双通道FT量产测试及良率分析系统实现的，实现方法包括步骤：

101、所述测试和良率分析系统上电，时钟系统、IO端口、FMC外设接口、Handler TTL通信模块、电源系统、电压自校准模块、LCD显示模块、移动数据存储设备及PMU检测单元初始化，系统各模块自校准和自检；

102、自校准和自检成功，启动移动存储设备读取并查找存储区地址划分表、配置文件索引表、芯片模拟特性指标数据、良率控制线、代烧录hex、芯片测试数据信息、管脚及模块输入电阻、芯片型号、标识信息及测试系统固件和版本号信息；

103、芯片测试对应文件查找成功，建立LCD菜单系统，等待用户输入控制指令，供用户按键选择是否执行固件程序更新或者测试和良率分析模式，如果用户选择进入固件更新模式，开始执行104、105等步骤，否则执行106等步骤；

104、进入固件更新模式，进行固件程序更新；

105、被测芯片上电，重新启动功能模块，启动handler TTL通信连接，系统解析命令，执行相关功能，开始等待用户输入命令，系统进行命令解析；

106、芯片进入测试和良率处理模式，系统调用电源控制模块、PMU检测和电压校准模块，使芯片进入烧录模式，调整电子开关至被测芯片任两个IO端口，配置被测芯片SFR，调用接触电阻检测模块对芯片与handler设备连接特性进行测试；

107、进入IOH/IOL、漏电、功耗及sleep&halt电流类指标项检测，获取芯片配置信息及直流电流特性设计值、漏电IO端口和输入电阻信息等数据；

108、需要配置调节可编程电阻，根据测量的模块工作电流，继而计算出模块功耗，存储并显示测试数据；进入VIL/VIH、VOH/VOL、ADC VStrim电压类指标项检测；

109、进入时钟频率检测模式，测试系统启动频率扑捉功能，调整电子开关，切换至时钟频率输出端口，调用电源控制模块使得被测芯片进入烧录模式，调用模拟指标测量模块测量时钟频率数据；

110、进入上下拉电阻类指标检测，烧录模式下配置被测芯片上下拉模式，调用电源控制模块使得被测芯片进入用户模式，启动PMU检测单元，切换电子开关至IO管脚，测量IO管脚电压和电流；

111、芯片进入客户代烧录模式，进行烧录芯片直到烧录完成；

112、系统进入良率分析模块，计算本批次良率数据信息。

5.如权利要求4所述的单板双通道FT量产测试及良率分析方法，其特征在于所述101步骤中，如果确认自检失败且小于设定自检次数，系统重新初始化各外设单元，继而模块再次进行自校准和自检；否则自校准和自检失败且超过规定次数，设备故障报警，红灯闪烁提示，系统报警，LCD提示用户需要更换测试和良率分析系统；否则，系统自校准和自检成功，等待接收用户命令。

6.如权利要求4所述的单板双通道FT量产测试及良率分析方法，其特征在于所述108步骤中，调用PMU检测被测芯片输入输出电压，将电压电流类测试项数据与涉及指标值对比，判断电压电流是否符合设计，如果不符合且在规定复测次数内，记录失效的电量指标项检测，设置单项检测函数模式，则执行107、108步骤；否则不在规定复测次数内，记录测试失效编号和测试数据保存，LCD显示当前测试结果和状态；如果符合设计要求，更新LCD显示测试信息和状态，将测试数据存储。判断管脚检测完成且电量模块检测是否完成，如果没有完成了，则执行107、108步骤；否则，执行108步骤。

7.如权利要求4所述的单板双通道FT量产测试及良率分析方法，其特征在于所述110步骤中，根据电压电流数据，计算出上下拉电阻阻值并判定是否符合设计要求，如果不符合设计要求，记录测试失效编号和测试数据保存，LCD显示当前测试结果和状态，没有超过规定复测次数，重复执行110步骤；如果符合设计要求，顺序切换检测端口，进行检测，LCD显示和存储并显示测试数据，切换电子开关，判断上下拉电阻测试是否完成，如果没有完成，重复执行110步骤；否则判断是否需要客户代烧录，如果需要客户代烧录，执行111步骤；否则，控制handler将以上测试正常和失效分别分进好bin和坏bin，执行112步骤。

8.如权利要求4所述的单板双通道FT量产测试及良率分析方法，其特征在于所述111步骤中，调用电源控制与电压校准模块，获取芯片配置信息，按照芯片配置文件对被烧录芯片配置烧录电压和供电电压，调用电压自校准模块使得输出电压稳定，此时打开电子开关及通道模块选择供电电压、烧录电压、时钟控制管脚和数据通信管脚，使得芯片进入烧录模式，烧录芯片直到烧录完成，关闭电源系统并重新上电，读取被测芯片存储空间数据，与烧录HEX数据对比，不一致，再次烧录，还是不一致，LCD显示当前烧录结果和状态，控制handler将芯片投入坏bin，执行112步骤；一致，LCD显示当前烧录结果和状态，控制handler将芯片投入好bin。更新LCD显示模块，关闭模拟测试模块、电源模块电压自校准等模块。

9.如权利要求4所述的单板双通道FT量产测试及良率分析方法，其特征在于所述112步骤中，读取以前各批次良率数据，判断已完成加当前测试的良率批次是否大于指定的若干个LOT数据，如果小于指定的若干个LOT数据，LCD显示当前批次良率结果和状态，提示用户良率批次数据量不够，完成一次测试，继续下一批次芯片测试；如果满足指定的若干个LOT数据，则取最近的指定的若干个LOT数据，调用良率分析模块，对良率数据进行分析并计算出良率控制线，LCD显示良率控制线及本批次良率信息，关闭电源控制及电压自校准等模块，系统进入命令接收状态，完成一次测试，继续下一次被测芯片测试。

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