CN109901051A - 一种芯片动态电流测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种芯片动态电流测试系统，解决了现有测试方式的精确性、效率及成本无法兼具的问题，其技术方案要点是，包括辅助控制模块、工作电源VCC、带有电流监测模块的测试电源VTEST和多组切换开关模块；每组切换开关模块对应连接于单块待测芯片的电源输入管脚并受控于辅助控制模块将待测芯片的电源输入管脚在工作电源VCC与测试电源VTEST之间切换，本发明的一种芯片动态电流测试系统，通过多个切换开关模块可以将带有电流监测模块的测试电源VTEST方便地在多块待测芯片间切换，以提高电流监测模块的利用率，简化电路设计，降低测试设备成本；同时电流监测模块可根据测试需要随时接入或者切出电路，不需要测量时再将电流监测模块摘除，可以降低系统功耗。

Description

一种芯片动态电流测试系统

技术领域

本发明涉及芯片测试领域，特别涉及一种芯片动态电流测试系统。

背景技术

芯片(如存储芯片、闪存芯片等)在生产过程中，由于制程自身缺陷，会出现一些不良品，在芯片生产测试中会采用对芯片工作时候动态电流的测试分析(即将串联有电流表的测试电源连接至待测芯片的电源输入管脚，通过软件对待测芯片进行擦除、读、写等操作，电流表记录下各种操作过程中测试电源供给待测芯片的电流，并将测试结果实时输出给测试上位主机，上位主机将测试到的结果与预置的各个工作状态的电流比较，从而判断该芯片电流是否超出范围，如果超出，则判定为该芯片不良)，来挑出硬件不良品。传统测试方法主要包括如下几种，并分别存在有不同缺陷：

传统测试方法1：将多块芯片直接接在同一块电流表上，这种方法的优点是可以同时测量多块芯片的总电流，效率高，但缺点是无法精准测量到每块芯片的电流，可能漏过不良品。

传统测试方法2：每次只测试一块芯片，测试完成后换另外一块，这种方法的优点是能精准测量到每块芯片的工作电流，但缺点也显而易见，就是效率低下。

传统测试方法3：同时使用多块电流表，对多块芯片并行测试。这种方法的好处是效率极高，但缺点也很明显，就是多块电流表导致测试机成本居高不下。

因此现有的芯片动态电流测试方法还存在一定的改进空间。

发明内容

本发明的目的是提供一种芯片动态电流测试系统，既能单独测试每块芯片的动态电流，以精确定位出故障芯片；又能将电流表在多块待测芯片间切换，从而提高电流表的利用率以及测试效率，同时简化电路设计，降低测试设备成本。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种芯片动态电流测试系统，包括一辅助控制模块、一工作电源VCC、一带有电流监测模块的测试电源VTEST和多组切换开关模块；每组切换开关模块一一对应连接于单块待测芯片的电源输入管脚并受控于辅助控制模块将待测芯片的电源输入管脚在工作电源VCC与测试电源VTEST之间切换；

所述辅助控制模块单次控制一块待测芯片上的切换开关模块平滑切换至测试电源VTEST，以使该待测芯片的电源输入管脚断开工作电源VCC并平滑接入测试电源VTEST，从而使该芯片进入测试状态，同时控制其它待测芯片上的切换开关模块平滑切换至工作电源VCC；

当前芯片测试结束后，所述辅助控制模块将当前测试芯片的切换开关模块平滑切换至工作电源VCC，以使该测试芯片的电源输入管脚断开测试电源VTEST并平滑接入工作电源VCC；然后辅助控制模块控制下一块待测芯片上的切换开关模块平滑切换至测试电源VTEST，并重复上述步骤，直至所有待测芯片完成测试。

采用上述方案，通过多个切换开关模块可以将带有电流监测模块的测试电源VTEST方便地在多块待测芯片间切换，以提高电流监测模块的利用率，简化电路设计，降低测试设备成本；同时电流监测模块可根据测试需要随时接入或者切出电路，不需要测量时再将电流监测模块摘除，可以降低系统功耗；另外，每块芯片能够单独测试，以准确定位出故障芯片，从而提高测试精度；并且多块芯片可一次装载，减少了装载时间，提高了测试效率。

作为优选，所述电流监测模块电连接于辅助控制模块并将测得的电流数据传送至辅助控制模块；所述辅助控制模块内预置有基准电流值；当待测芯片进入测试状态后，所述辅助控制模块用于接收电流监测模块测得的电流数据，并将该电流数据对应的实际电流值与内置的基准电流值进行比较；若测得的实际电流值超出基准电流值，所述辅助控制模块判断当前测试芯片不合格；反之，所述辅助控制模块判断当前测试芯片合格。

采用上述方案，辅助控制模块能通过测试芯片工作时的工作电流是否超出范围，来判断该芯片是否为良品。

作为优选，于同一待测芯片上的切换开关模块设有多组，多组切换开关模块一一连接于对应待测芯片上的多个电源输入管脚；工作电源VCC、带有电流监测模块的测试电源VTEST也均设置有多组；每组切换开关模块与每组工作电源VCC以及带有电流监测模块的测试电源VTEST一一对应。

采用上述方案，一般芯片的供电电源都不止一组，比如存储芯片，就会用到1.8V和3.3V两组电源；通过设置多组切换开关模块以及工作电源VCC、带有电流监测模块的测试电源VTEST，能够有效适配待测芯片存在多组供电电源(即电源输入管脚)的情况，并且位于同一待测芯片上的所有切换开关模块能够同步进行切换动作，以使对应芯片上的所有电源输入管脚能够同步在对应组别的工作电源VCC、带有电流监测模块的测试电源VTEST之间切换，以使待测芯片能够顺利进入测试状态或者正常工作状态。

作为优选，每组切换开关模块包括两个场效应管开关电路，两个场效应管开关电路的输入端分别耦接于工作电源VCC和测试电源VTEST，两者的输出端共同耦接于同一待测芯片的同一电源输入管脚，且两者的控制端均耦接于辅助控制模块的输出端以分别接收由辅助控制模块发送的具有相反逻辑的控制信号；

两个场效应管开关电路根据其控制端各自接收的呈相反逻辑的控制信号同步进行相反状态的通断，以使工作电源VCC和测试电源VTEST两者中的一个接入待测芯片的电源输入管脚。

采用上述方案，多块待测芯片在测试过程中全都接在同一条总线上，总线上的芯片必须同时上电，否则未上电的芯片就会出现不确定态，导致总线锁死，使得测试工作无法进行；通过向每组切换开关模块中两个场效应管开关电路的控制端分别同时输入具有相反逻辑的控制信号，能够使两个场效应管开关电路同步进行相反状态的通断(即一通一断)，使得待测芯片能够接入工作电源VCC或者测试电源VTEST，以使待测芯片进入或者离开测试状态，并使芯片始终保持上电状态；由于开关切换存在延迟，在快速切换过程中会出现同时关闭的状态，续流二极管的存在可以保证工作电源VCC对待测芯片保持持续的工作电压，避免两个场效应管开关电路同时关闭。

作为优选，于其中一个场效应管开关电路的控制端和辅助控制模块的输出端之间还耦接有倒相电路。

采用上述方案，同一逻辑信号在经过倒相电路电路后，能够呈现相反的逻辑，这样设置，便能用一个信号同时控制两个场效应管开关电路以相反的逻辑顺序动作，即始终保持一通一断状态，从而实现单刀双掷功能，且在动作过程中不会造成待测芯片断电；同时又能简化电路结构，提升电路运行效率。

综上所述，本发明具有以下有益效果：通过多个切换开关模块可以将带有电流监测模块的测试电源VTEST方便地在多块待测芯片间切换，以提高电流监测模块的利用率，简化电路设计，降低测试设备成本；同时电流监测模块可根据测试需要随时接入或者切出电路，不需要测量时再将电流监测模块摘除，可以降低系统功耗；另外，每块芯片能够单独测试，以准确定位出故障芯片，从而提高测试精度；并且多块芯片可一次装载，减少了装载时间，提高了测试效率。

附图说明

图1为本实施例的系统架构图；

图2为本实施例的电路示意图。

图中：1、辅助控制模块；2、电流监测模块；3、切换开关模块；4、倒相电路；5、主控制模块；6、待测芯片；7、总线。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本实施例公开的一种芯片动态电流测试系统，如图1所示，包括一辅助控制模块1、一工作电源VCC、一带有电流监测模块2的测试电源VTEST和多组切换开关模块3。其中，辅助控制模块1为具有数据处理能力的芯片，包括但不限于单片机、CPU、MCU、ARM等；电流监测模块2优选为数字式电流表，其串联于测试电源VTEST的输出端，以监测测试电源VTEST向负载提供的电流变化，并将测得的电流值数据发送至外部设备。更具体的，电流监测模块2电连接于辅助控制模块1并将测得的电流数据传送至辅助控制模块1。

更进一步的，每组切换开关模块3一一对应连接于单块待测芯片6的电源输入管脚并受控于辅助控制模块1将待测芯片6的电源输入管脚在工作电源VCC与测试电源VTEST之间切换，以将待测芯片6接入或者切出测试状态。因此多组切换开关模块3能够同时对应连接多块待测芯片6，并对所有芯片同时上电。且所有装载完成的芯片均连接于同一条总线7上，总线7上连接有主控制模块5，主控制模块5为具有数据处理能力的芯片，包括但不限于单片机、CPU、MCU、ARM等。芯片在测试过程中，主控制模块5及总线7负责对待测芯片6进行擦除、读、写等操作，以使电流监测模块2能够监测待测芯片6在不同工作状态下的动态电流。更具体的，辅助控制模块1内预置有基准电流值，基准电流值预设有多组，以对应芯片的不同工作状态。

更进一步的，辅助控制模块1单次控制一块待测芯片6上的切换开关模块3平滑切换至测试电源VTEST，以使该待测芯片6的电源输入管脚断开工作电源VCC并平滑接入测试电源VTEST，同时电流监测模块2一并接入测试电源VTEST与对应芯片的电源输入管脚之间，从而使该芯片进入测试状态，同时控制其它待测芯片6上的切换开关模块3平滑切换至工作电源VCC，以保证所有连接于总线7上的待测芯片6全都能够保持上电状态，避免总线7锁死。当待测芯片6进入测试状态后，主控制模块5通过总线7对待测芯片6进行擦除、读、写等操作，使得测试电源VTEST对待测芯片6的供电电流(即工作电流)发生变化；此时电流监测模块2能够监测待测芯片6在不同工作状态下的动态电流。辅助控制模块1用于接收电流监测模块2测得的电流数据，并将该工作状态下电流数据对应的实际电流值与内置的对应状态的基准电流值进行比较；若测得的实际电流值超出对应工作状态下的基准电流值，辅助控制模块1判断当前测试芯片不合格；反之，辅助控制模块1判断当前测试芯片合格。

当前芯片测试结束后，辅助控制模块1将当前测试芯片的切换开关模块3平滑切换至工作电源VCC，以使该测试芯片的电源输入管脚断开测试电源VTEST并平滑接入工作电源VCC，以将电流监测模块2从当前芯片的电源输入管脚移除，同时无缝接入工作电源VCC，以使芯片在切换电源过程中始终保持上电状态，避免出现不确定态而导致总线7锁死。然后辅助控制模块1控制下一块待测芯片6上的切换开关模块3平滑切换至测试电源VTEST，并将电流监测模块2一起接入该待测芯片6的电源输入管脚，同时让其他待测芯片6上的切换开关模块3继续保持于工作电源VCC的状态，以使下一块待测芯片6进入测试模式，通过主控制模块5对该芯片进行擦除、读、写等操作，然后利用电流监测模块2监测该芯片电源输入管脚处的工作电流变化，最后将测得的工作电流数据发送至辅助控制模块1，通过辅助控制模块1的比较计算来判断当前测试芯片是否符合要求。重复上述步骤，直至所有待测芯片6完成测试。

更进一步的，每组切换开关模块3包括两个场效应管开关电路，两个场效应管开关电路的输入端分别耦接于工作电源VCC和测试电源VTEST，两者的输出端共同耦接于同一待测芯片6的同一电源输入管脚，且两者的控制端均耦接于辅助控制模块1的输出端以分别接收由辅助控制模块1发送的具有相反逻辑的控制信号；两个场效应管开关电路根据其控制端各自接收的呈相反逻辑的控制信号同步进行相反状态的通断，以使工作电源VCC和测试电源VTEST两者中的一个接入待测芯片6的电源输入管脚。于其中一个场效应管开关电路的控制端和辅助控制模块1的输出端之间还耦接有倒相电路4。

更进一步的，于同一待测芯片6上的切换开关模块3设有多组，多组切换开关模块3一一连接于对应待测芯片6上的多个电源输入管脚；工作电源VCC、带有电流监测模块2的测试电源VTEST也均设置有多组；每组切换开关模块3与每组工作电源VCC以及带有电流监测模块2的测试电源VTEST一一对应。

本实施例中，如图2所示，以需要两组供电电源的存储芯片为例，每块存储芯片的测试位均需要配备两组切换开关模块3，为便于表述，将该芯片的两个电源输入管脚分别定义为V1与V2；相应的，工作电源VCC、带有电流监测模块2的测试电源VTEST也均设置有两组，即工作电源VCC1、VCC2、测试电源VTEST1、VTEST2；连接于测试电源VTEST1、VTEST2上的电流监测模块2分别为数字式电流表A1、A2。

第一组切换开关模块3中，其中一个场效应管开关电路包括P沟道增强型的场效应管Q1、Q2，另一个场效应管开关电路包括P沟道增强型的场效应管Q3；倒相电路4包括电阻R与场效应管Q4。电阻R的一端耦接于电压Vsw，另一端耦接于场效应管Q4的漏极，场效应管Q4的源极接地，栅极耦接于辅助控制模块1的控制端。测试电源VTEST1通过电流表A1耦接于场效应管Q1的漏极，场效应管Q1的源极耦接于场效应管Q2的源极，场效应管Q2的漏极耦接于待测芯片6的电源输入管脚V1，场效应管Q1、Q2的栅极均耦接于电阻R与场效应管Q4的连接点。场效应管Q3的源极耦接于工作电源VCC1，漏极耦接于待测芯片6的电源输入管脚V1，场效应管Q3的栅极耦接于场效应管Q4的栅极。

第二组切换开关模块3中，其中一个场效应管开关电路包括P沟道增强型的场效应管Q5、Q6，另一个场效应管开关电路包括P沟道增强型的场效应管Q7。测试电源VTEST2通过电流表A2耦接于场效应管Q5的漏极，场效应管Q5的源极耦接于场效应管Q6的源极，场效应管Q6的漏极耦接于待测芯片6的电源输入管脚V2，场效应管Q5、Q6的栅极均耦接于电阻R与场效应管Q4的连接点。场效应管Q7的源极耦接于工作电源VCC2，漏极耦接于待测芯片6的电源输入管脚V2，场效应管Q7的栅极耦接于场效应管Q4的栅极。

其中，两组切换开关模块3中，连接至电流监测模块2的开关是由两个P沟道增强型场效应管以S-S脚对脚方式相连，这样的连接方式可以防止电流反向流动，保证场效应管开关电路关闭后无电流通过。更具体的，理论上场效应管截止后将不会有电流通过，但实际因为工艺问题，一般在场效应管中内置有防ESD的保护二极管，通过S-S脚对脚方式连接后，两个场效应管内部的保护二极管正好朝向相反，电流就无法从二极管泄漏，从而防止电流逆向流动。

上述电路的具体工作过程如下：

当芯片进行测量时，辅助控制模块1同时向场效应管Q4、Q3及Q7的栅极输出高电平信号，该高电平信号经过场效应管Q4的倒向作用后变为低电平，以驱动场效应管Q1、Q2、Q5、Q6同时导通，分别将测试电源VTEST1、电流表A1以及测试电源VTEST2、电流表A2接入待测芯片6的电源输入管脚V1、V2；于此同时，场效应管Q3、Q7截止，以将工作电源VCC1、VCC2切出待测芯片6的电源输入管脚，从而使芯片进入测试模式。测试过程中，通过软件对测试芯片进行擦除、读、写等操作，电流表A1、A2分别记录下各种操作过程中测试电源供给待测芯片6的电流，并将测试结果实时输出给辅助控制模块1，辅助控制模块1将测试到的结果与预置的各个工作状态的电流比较，从而判断该芯片电流是否超出范围，如果超出，则判定为该芯片不良。

测试完成后，辅助控制模块1将输出的控制信号翻转，变成低电平，则场效应管Q1、Q2、Q5、Q6截止，分别将测试电源VTEST1、电流表A1以及测试电源VTEST2、电流表A2切出测试芯片的电源输入管脚V1、V2；于此同时，场效应管Q3、Q7导通，以将工作电源VCC1、VCC2分别重新接入测试芯片的电源输入管脚V1、V2，从而使芯片进入正常供电模式，并结束当前测试状态。

上述为单块芯片测试时所需的切换开关模块3的电路结构及其工作原理。在实际应用中，针对多块待测芯片6，需设置多组相同电路结构的切换开关模块3，以对应每块芯片，附图中未示出。在测试多块芯片时，先将第一块待测芯片6对应的切换开关模块3中的场效应管Q4的栅极置为高电平，将带有电流表的测试电源VTEST接入第一块待测芯片6的电源输入管脚，以测试第一块芯片各电源输入管脚的动态工作电流；测试完成后，将输入信号重新置为低电平，以将第一块芯片的供电自动切回原工作电源VCC。接着将第二块待测芯片6对应的切换开关模块3中的场效应管Q4的栅极置为高电平，将带有电流表的测试电源VTEST接入第二块待测芯片6的电源输入管脚，以测试第二块芯片各电源输入管脚的动态工作电流；测试完成后，将输入信号重新置为低电平，以将第二块芯片的供电自动切回原工作电源VCC。依此方法，直到所有芯片电流全都测试完成。在此过程中，辅助控制模块1在向所有切换开关模块3发送的控制信号中，只能有一个为高电平或者全部为低电平，以保证单次只能测试一块芯片的工作电流，其在硬件上可通过38译码器来实现，属于本领域公知常识，在此不做赘述。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (5)

1.一种芯片动态电流测试系统，其特征是：包括一辅助控制模块(1)、一工作电源VCC、一带有电流监测模块(2)的测试电源VTEST和多组切换开关模块(3)；每组切换开关模块(3)一一对应连接于单块待测芯片(6)的电源输入管脚并受控于辅助控制模块(1)将待测芯片(6)的电源输入管脚在工作电源VCC与测试电源VTEST之间切换；

所述辅助控制模块(1)单次控制一块待测芯片(6)上的切换开关模块(3)平滑切换至测试电源VTEST，以使该待测芯片(6)的电源输入管脚断开工作电源VCC并平滑接入测试电源VTEST，从而使该芯片进入测试状态，同时控制其它待测芯片(6)上的切换开关模块(3)平滑切换至工作电源VCC；

当前芯片测试结束后，所述辅助控制模块(1)将当前测试芯片的切换开关模块(3)平滑切换至工作电源VCC，以使该测试芯片的电源输入管脚断开测试电源VTEST并平滑接入工作电源VCC；然后辅助控制模块(1)控制下一块待测芯片(6)上的切换开关模块(3)平滑切换至测试电源VTEST，并重复上述步骤，直至所有待测芯片(6)完成测试。

2.根据权利要求1所述的一种芯片动态电流测试系统，其特征是：所述电流监测模块(2)电连接于辅助控制模块(1)并将测得的电流数据传送至辅助控制模块(1)；所述辅助控制模块(1)内预置有基准电流值；当待测芯片(6)进入测试状态后，所述辅助控制模块(1)用于接收电流监测模块(2)测得的电流数据，并将该电流数据对应的实际电流值与内置的基准电流值进行比较；若测得的实际电流值超出基准电流值，所述辅助控制模块(1)判断当前测试芯片不合格；反之，所述辅助控制模块(1)判断当前测试芯片合格。

3.根据权利要求1所述的一种芯片动态电流测试系统，其特征是：于同一待测芯片(6)上的切换开关模块(3)设有多组，多组切换开关模块(3)一一连接于对应待测芯片(6)上的多个电源输入管脚；工作电源VCC、带有电流监测模块(2)的测试电源VTEST也均设置有多组；每组切换开关模块(3)与每组工作电源VCC以及带有电流监测模块(2)的测试电源VTEST一一对应。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种芯片动态电流测试系统，其特征是：每组切换开关模块(3)包括两个场效应管开关电路，两个场效应管开关电路的输入端分别耦接于工作电源VCC和测试电源VTEST，两者的输出端共同耦接于同一待测芯片(6)的同一电源输入管脚，且两者的控制端均耦接于辅助控制模块(1)的输出端以分别接收由辅助控制模块(1)发送的具有相反逻辑的控制信号；

两个场效应管开关电路根据其控制端各自接收的呈相反逻辑的控制信号同步进行相反状态的通断，以使工作电源VCC和测试电源VTEST两者中的一个接入待测芯片(6)的电源输入管脚。

5.根据权利要求4所述的一种芯片动态电流测试系统，其特征是：于其中一个场效应管开关电路的控制端和辅助控制模块(1)的输出端之间还耦接有倒相电路(4)。