CN108989143B - 通用半导体高速串行信号自动测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种通用半导体高速串行信号自动测试方法，被测芯片发出高速串行信号进入阻抗匹配单元，然后通过移相单元使高速串行信号的相位依次按照设定的固定的分辨率进行变换，每次偏移相位的大小由控制单元输出的移相控制信号及移相单元的分辨率决定，经过移相单元后的高速串行信号再通过阻抗匹配单元保持通路阻抗匹配，信号进入采集单元，在控制单元发出的采集控制信号作用下被采集，控制单元与半导体自动测试设备信号交互，采集单元将采集到的信号传回通用半导体自动测试设备经其算法运算后，解析得到实际高速串行信号传输的数据码流。实现通用ATE直接量产测试高速串行接口信号，大大提高了测试便捷性与测试效率。

Description

通用半导体高速串行信号自动测试方法
技术领域
本发明涉及一种测试方法，特别涉及一种通用半导体高速串行信号自动测试方法。
背景技术
对于半导体集成电路来说，要达到上Gbps的传输速率，如果采用并行总线，势必时钟频率要达到GHz，其系统时钟频率非常高，而并行接口动辄几十条走线等长的排布也是非常困难，而且信号的串扰无法完全克服，并行总线的瓶颈变得非常的突出。串行信号是指数据在一根数据信号线上一位一位地进行传输。高速串行信号通常是指传输速率Gbps及以上的串行信号。
对于高速串行系统的验证与测试和传统的信号测试有自己特殊的之处，传统信号测试关心信号的模拟特征，包括时序和幅度方面特性的考察。对于并行总线而言，时序方面的测量最主要以建立/保持时间为主，为了满足接收端能否正确的锁存数据，数据和时钟的时序必须满足建立/保持时间的要求，否则会产生误码。对于高速串行系统而言，测试的目的也是为了验证系统是否满足设计要求的误码水平。并行和串行的差别就在于发送端和接收端对数据锁存的处理和时钟的传输上的差异。串行系统在发送端通过串行发送器将数据按照发射时钟的节拍发送到总线上，在接收端必须能够从数据中恢复出时钟，进行解码。在串行系统中，我们不再关心时钟和数据信号之间的时序，而是关心在发送端是否能严格按照一定的节拍发送数据；在接收端通过测试设备的采集能否恢复出数据。通用ATE一般采样速率在百Mbps量级，按照采样定理要求，其对Gbps速率及以上的高速串行信号进行直接采集非常困难。
如果被测高速串行信号速率大于通用半导体自动测试设备ATE支持的采样率，那么通用ATE无法针对该高速串行信号直接进行采集测试；在现有实验室验证测试时，会采用支持更高采样率的测试设备，如高速示波器等对其进行测试，设备价格昂贵，测试时间较长，结果需人工读取，自动化程度不高。
发明内容
本发明是针对因为高速串行信号速率大于通用ATE支持的采样率，将高速串行测试运用到通用ATE上困难的问题，提出了一种通用半导体高速串行信号自动测试方法，适用于通用半导体自动测试设备，解决了现有方案中依赖支持更高采样率的示波器等昂贵测试设备，且测试效率低，自动化程度不高的问题。
本发明的技术方案为：一种通用半导体高速串行信号自动测试方法，采集测试芯片输出的高速串行信号，控制单元输出芯片控制信号到被测芯片，被测芯片发出高速串行信号，高速串行信号首次进入阻抗匹配单元，通过阻抗匹配使得整条信号通过进入移相单元，然后通过移相单元使高速串行信号的相位依次按照设定的固定的分辨率进行变换，每次偏移相位的大小由控制单元输出的移相控制信号及移相单元的分辨率决定，经过移相单元后的高速串行信号再通过阻抗匹配单元保持通路阻抗匹配，信号进入采集单元，在控制单元发出的采集控制信号作用下被采集，控制单元与半导体自动测试设备信号交互，采集单元将采集到的信号传回通用半导体自动测试设备经其算法运算后，解析得到实际高速串行信号传输的数据码流。
所述移相单元由n+1个相位器和对应的n+1个控制位组成，n+1个相位器的相位偏移分别为θ*2i，i＝0、1、2、3、…n，θ*2n＝180°，控制单元输出的移相控制信号施加到各个控制位，使不同的控制位分别控制继电器开关切换到不同位置，使n+1个相位器以不同的组合方式进入相位偏移，每个高速串行信号经过阻抗匹配单元后进入移相单元后，移相单元输出信号相对于输入信号实现相应的相位偏移。
所述采集单元接收不同相位偏移的高速串行信号，每次相位偏移后采集单元按采集单元采集速率采集，相当于在固定的数个不同的采样点分别采样高速串行信号。
本发明的有益效果在于：本发明通用半导体高速串行信号自动测试方法，实现通用ATE直接量产测试高速串行接口信号，大大提高了测试便捷性与测试效率。
附图说明
图1为本发明高速串行信号测试装置功能框图；
图2为本发明移相单元工作模式示意图；
图3为本发明高速串行信号采集示意图。
具体实施方式
本技术方案实现通用ATE直接采集测试高速串行信号。当被测芯片输出传输速率为Ft(～Gbps)的高速串行信号时，通用ATE可提供的采样速率仅为Fs(～百Mbps)，Fs远小于Ft，此时，可通过基于通用ATE的高速串行信号测试装置对被测高速串行信号进行采集测试。该测试装置主要包括阻抗匹配单元、移相单元、控制单元、采集单元等，功能框图如图1所示。
芯片输出的高速串行信号需要被采集测试，可以将该信号通过阻抗匹配单元，做好整条信号通路的阻抗匹配控制，然后通过移相单元使高速串行信号的相位依次按照某个固定的分辨率进行变换，如0°，5.625°，5.625°*2，5.625°*3，……，5.625°*16(90°)，……5.625°*32(180°)，……5.625°*63(354.375°)，5.625°*64(360°)，每次偏移相位的大小由控制单元输出的移相控制信号及移相单元的分辨率决定，经过移相单元后的高速串行信号再通过阻抗匹配单元保持通路阻抗匹配，信号进入采集单元，在控制单元发出的采集控制信号作用下被采集，采集单元将采集到的信号传回ATE经过算法运算后，解析得到实际高速串行信号传输的数据码流。其中，控制单元与ATE信号交互，并输出采集控制信号给采集单元，输出芯片控制信号给被测芯片。
具体地，移相单元的工作模式如图2所示，移相单元由6个相位器和对应的6个控制位组成，6个相位器的相位偏移分别为5.625°*2i(i＝0、1、2、3、4、5)，5.625°*25＝180°，移相控制信号施加到各个控制位，使不同的控制位分别具有0、1状态，控制继电器开关切换到不同位置，使输出信号相对于输入信号实现相位偏移，如偏移0°，则将控制位1-6设为000000，输入信号直接通过图2中上排导通的直线到输出，不产生相位偏移，如偏移5.625°，则将控制位1-6设为100000，输入信号仅通过5.625°相位偏移后通过导通的直线到输出，这样可通过控制位1-6完成每串信号的5.625°倍数的相位偏移。偏移0°(000000)，5.625°(100000)，5.625°*2(11.25°；010000)，5.625°*3(110000)，……，5.625°*16(90°000010)，……5.625°*32(180°；000001)，……5.625°*63(354.375°；111111)。控制单元控制被测芯片重复发出被测高速串行信号，同时通过控制位去控制对应的相位偏移，得到同一被测信号的在不同相位偏移下的信号，所测信号送至ATE，ATE解析后可得到最终的被测高速串行信号。因此通过本技术方案可实现百Mbps采样速率的通用ATE量产测试Gbps传输速率的高速串行信号。
图3所示高速串行信号采集示意图，实际采集的高速串行信号传输速率为1Gbps，通用ATE提供的采样速率为250Mbps，信号速率是采样速率的4倍，所以通过不同的控制位编码控制图2所示的移相单元实现每次移动相位22.5°，如控制位1至控制位6分别写01000实现移相22.5°，以此类推，分别实现移相45°(控制位编码000100)，67.5°(控制位编码001100)，90°(控制位编码000010)，112.5°(控制位编码001010)，135°(控制位编码000110)，157.5°(控制位编码001110)，180°(控制位编码000001)……337.5°(控制位编码001111)，360°(控制位编码000000)。每发一次高速串行信号改变一次相位，每次相位改变后采集单元按采集单元采集速率采集，相当于如图3所示在固定的5个不同的采样点分别采样高速串行信号，记录下每次采样的数据“11111(移相0°)，11111(移相22.5°)，11111(移相45°)，11111(移相67.5°)，11111(移相90°)，11111(移相112.5°)，11111(移相135°)，11111(移相157.5°)，00000(移相180°)……，00000(移相337.5°)，11111(移相360°)”。将采集到的所有数据传回通用ATE进行运算，解析得到实际高速串行信号数据码流为“1010101010101010……”。当然，也可以控制每次移动更小分辨率的相位来进行多次采集，以实现更高的测试精度。

Claims (2)

1.一种通用半导体高速串行信号自动测试方法，其特征在于，采集测试芯片输出的高速串行信号，控制单元输出芯片控制信号到被测芯片，被测芯片发出高速串行信号，高速串行信号首次进入阻抗匹配单元，通过阻抗匹配使得整条信号通过进入移相单元，然后通过移相单元使高速串行信号的相位依次按照设定的固定的分辨率进行变换，每次偏移相位的大小由控制单元输出的移相控制信号及移相单元的分辨率决定，经过移相单元后的高速串行信号再通过阻抗匹配单元保持通路阻抗匹配，信号进入采集单元，在控制单元发出的采集控制信号作用下被采集，控制单元与半导体自动测试设备信号交互，采集单元将采集到的信号传回通用半导体自动测试设备经其算法运算后，解析得到实际高速串行信号传输的数据码流；
所述移相单元由n+1个相位器和对应的n+1个控制位组成，n+1个相位器的相位偏移分别为θ*2i，i＝0、1、2、3、…n，θ*2n＝180°,控制单元输出的移相控制信号施加到各个控制位，使不同的控制位分别控制继电器开关切换到不同位置，使n+1个相位器以不同的组合方式进入相位偏移，每个高速串行信号经过阻抗匹配单元后进入移相单元后，移相单元输出信号相对于输入信号实现相应的相位偏移。
2.根据权利要求1所述通用半导体高速串行信号自动测试方法，其特征在于，所述采集单元接收不同相位偏移的高速串行信号，每次相位偏移后采集单元按采集单元采集速率采集，相当于在固定的数个不同的采样点分别采样高速串行信号。
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