CN110086551A - 一种射频识别芯片的测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种射频识别芯片的自动测试方法。该方法包括，通过ATE测试机发出数字信号来模拟射频电路发出的载波信号，该数字信号通过针卡与晶圆上的芯片引脚直接连接，信号进入芯片后经过射频解调电路进行解调，再通过数字电路进行命令解码和存储器的数据读写和加解密等操作。数字电路处理好以后，会通过芯片内的调制模块，把数字信号通过协议规定的调制方式调制到特定的载波频率上，最后将调制好的模拟信号送到芯片的两个射频引脚上。本发明在功能测试时无需外接专门的射频信号测试仪器仪表，更是无需使用专门射频测试模块，大大的降低了对ATE测试机配置的要求，同时解决了多路同测时的串扰问题，真正的实现了低成本和高效率测试。

Description

一种射频识别芯片的测试方法
技术领域
本发明涉及射频识别芯片的测试方法领域。
背景技术
射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。由于射频识别芯片的特殊性，在ATE测试上有一些新的测试要求，要求ATE设备能产生符合规范的射频信号，同时又要具备读卡机一样的识别器件返回的能力。在大规模量产测试的时候，需要保证产品良品率的同时，减少测试时间，降低整体测试成本。
传统的测试方法有两种：一种是将需要的测试信号(射频，逻辑或者存储器)内部复用以后通过芯片上的测试引脚引出，再通过探针卡连接到ATE测试机上，实现自动测试。这种方法易于实现，可以测试芯片内部电路中间节点信号，缺点是芯片上需要专用的测试复用电路和测试引脚，会占用额外的芯片面积，同时射频和逻辑电路需要分别测试，测试时间很长。
另一种方法是在标准配置的ATE测试设备基础上，增加和待测产品相对应的射频协议测试选件(专用射频测试板)。这种方法工程测试效果较好：由于专用的射频测试板可以灵活地设置输出射频信号频率和幅度的，所以测试精度很高；另外，很多高端射频测试板都配置对立的2-4对差分信号对输出，可以较好地避免串扰等问题。但是在对应量产测试方面，该方案缺点也很明显：第一，专用射频测试选件价格昂贵。第二，一般特殊应用的测试板都会有独立于标准板的插槽和接口，在进行多路同时测试的时候，由于每路都需要独立的测试板，同测数量非常有限，测试成本非常高。第三，专用测试板通用性差，只能在特定型号的ATE设备上使用。
发明内容
本发明公开了一种射频识别芯片的自动测试方法，在不需要专用射频测试模块的情况下，通过ATE测试机实现多路同时测试，提高测试效率，缩短测试时间，减少测试成本。
由于射频识别芯片的特殊性，对于其核心部分的功能测试不能用其它逻辑芯片用的Scan/BIST等方式来实现，实际测试时用的是功能向量组来同时覆盖射频，数字和存储的功能测试。所用到的测试向量必须根据ISO相关的射频识别规范和标准以数字向量的方式来生成。
在功能测试时，无需外接专门的射频信号测试仪器仪表，更是无需使用专门射频测试模块，大大的降低了对ATE测试机配置的要求，同时解决了多路同测时的串扰问题，真正的实现了低成本和高效率测试。
具体方案为：通过ATE测试机发出数字信号来模拟射频电路发出的载波信号，该数字信号通过针卡与晶圆上的芯片引脚直接连接，信号进入芯片后经过射频解调电路进行解调，产生出数字电路需要的时钟和数据信号，通过数字电路进行命令解码和存储器的数据读写和加解密等操作。数字电路处理好以后，会通过芯片内的调制模块，把数字信号通过协议规定的调制方式调制到特定的载波频率上，最后将调制好的模拟信号送到芯片的两个射频引脚上。探针台上的针卡直接与晶圆上芯片的射频引脚相连，将模拟信号直接送到ATE测试机台上。测试机台将接收到的模拟信号按照数字方式进行处理，判断收到的信号是否正确。
在进行量产测试的时候，由于射频信号串扰，测试结果和稳定性会随着同测数增加出现测试结果不稳定的现象。我们采取了以下措施来解决量产测试时由于同测数量增加带来的串扰问题：(1)探针卡上所有的外围电路都换成同轴屏蔽线。(2)用屏蔽材料尽可能分开各组探针，同时采用特殊的屏蔽网接地。(3)近端(靠近芯片处)分开成4层地，在远端同地。(4)探针卡上每一个测试通路上下左右各间隔1颗或1颗以上芯片。
本发明所指ATE测试机，是市场上主流通用的各种测试机型号，包括但不限于J750,Croma,D10,93000,C200,C100,S50等。本发明所指的射频识别芯片，是符合ISO协议的高频或者超高频的射频识别(RFID)芯片，包括但不限于ISO14443-A,ISO14443-B,Mifare,ISO15693,ISO18000-6，ISO/IEC 18092,NFC等协议。本发明所指的存储器，是射频识别芯片内部的非易失性存储器，包括但不限于ROM,OTP,MTP,EEPROM,NOR FLASH等。
附图说明
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：
图1示出模拟射频解调信号的数据格式。
图2示出对应图1中的第一个数据“0”产生的测试向量。
图3示出射频信号发送结束和开始接收的间隔时间。
图4示出模拟射频调制信号的数据格式。
图5示出对应图4中的第一个数据“0”产生的测试向量。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段和特征易于理解，下面结合图示和实施例做进一步说明。这些对实施例的描述和说明不应被理解为本发明的局限。对本发明实施例的显而易见的改变和对其应用原理的延展也在本发明的保护范围之内。
由于射频识别芯片相关的ISO规范很多，本发明仅以其中一种规范(ISO14443-A标准)进行说明,其载波频率为13.56MHz,解调方式为100％ASK,采用改进的米勒编码，数据传输速率为106Kbps,调制方式为OOK,副载波频率为847KHz,数据传输速率为106Kbps,编码方式为曼彻斯特编码。
1.输入测试向量生成。根据ISO相关的射频识别规范和标准以数字方式来生成测试向量，包括SOF,EOF,数值0，数值1等的信号产生。
如图1所示，为读卡机发出的模拟射频信号，代表的数据信号为“01001”，每个数据位占用时钟周期为128个周期。
2.射频信号发送
假定芯片上两个射频引脚名称为ANT1和ANT2，ATE测试机设定输出的高电平和低电平VIH(6V)、VIL(0V)，电源上电稳定后根据上述步骤1的测试向量产生符合射频识别协议规定的数字信号，来模拟实际的13.56M H z的射频载波信号。
比如对于图1中所示的第一个数据“0”，产生的测试向量如图2所示。
3.ATE测试机命令发送完以后，等待射频识别芯片内部接收电路工作，包括信号解调，时钟恢复，命令解码，存储器读写，数据编码，信号调制等操作，然后返回相应的调制信号。如图3所示，测试机从发送完命令到等待芯片返回信号，中间的等待时间为FDT,其最小值为86.4微秒。
4.ATE测试机接收和识别射频识别芯片返回的模拟射频信号，并以数字的方式进行处理，转换为相应的数字信号，进行数据解码和结果判断。
如图4所示，为卡片或者标签返回到读卡机的模拟射频信号，代表的数据信号为“01001”，每个数据位占用的时钟周期也是128个周期。
ATE测试机接收到该模拟信号后，根据预先设定的VOL,VOH值，来判定数据值是“0”还是“1”，从而产生相应的数字信号。
比如，对于图4中所示的第一个数据“0”，其完整的数据周期为128个时钟周期，前面64个周期载波幅度为100％，后面64个周期按照曼彻斯特编码，每隔8个周期调制信号幅度下降为50％-90％。ATE测试上VOL和VOH的设定需要和调制信号和非调制信号的幅值相对应。
ATE测试机上对图4所示第一个数据0的接收过程如图5所示。其中X代表任意值，L代表VOL,H代表VOH。
5.将接收到的数据与参考数据进行对比，如果一致表示测试通过，否则表示测试失败。记录测试通过或失败的信息到相应的测试日志文件中。继续下一颗芯片的测试，直至一片晶圆上所有的芯片测试完成。
虽然本发明利用具体的实施例进行说明，但是对实施例的说明并不限制本发明的范围。本领域内的熟练技术人员通过参考本发明的说明，在不背离本发明的精神和范围的情况下，进行各种修改或者对实施例进行应用原理的延展，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种射频识别芯片的自动测试方法，其特征在于：在不需要专用射频测试模块的情况下，通过ATE测试机实现多路同时测试，提高测试效率，缩短测试时间，减少测试成本。
2.如权利要求1所述的一种射频识别芯片的自动测试方法，其特征在于，通过ATE测试机发出数字信号来模拟射频电路发出的载波信号。
3.如权利要求1所述的一种射频识别芯片的自动测试方法，其特征在于，该数字信号通过探针卡与晶圆上的芯片引脚直接连接，信号进入芯片后经过射频解调电路进行解调，产生出数字电路需要的时钟和数据信号，通过数字电路进行命令解码和存储器的数据读写和加解密等操作。
4.如权利要求1所述的一种射频识别芯片的自动测试方法，其特征在于，数字电路处理好以后，会通过芯片内的调制模块，把数字信号通过协议规定的调制方式调制到特定的载波频率上，最后将调制好的模拟信号送到芯片的两个射频引脚上。
5.如权利要求1所述的一种射频识别芯片的自动测试方法，其特征在于，探针台上的针卡直接与晶圆上芯片的射频引脚相连，将模拟信号直接送到ATE测试机台上。
6.如权利要求1所述的一种射频识别芯片的自动测试方法，其特征在于，ATE测试机台将接收到的模拟信号按照数字方式进行处理，判断收到的信号是否正确。
7.如权利要求1所述的一种射频识别芯片的自动测试方法，其特征在于，采取了以下措施来解决量产测试时由于同测数量增加带来的串扰问题：(1)探针卡上所有的外围电路都换成同轴屏蔽线。(2)用屏蔽材料尽可能分开各组探针，同时采用特殊的屏蔽网接地。(3)近端(靠近芯片处)分开成4层地，在远端同地。(4)探针卡上每个测试通道上下左右各间隔1颗或1颗以上芯片。
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