CN112462312B - 一种用于芯片测试机的自动校准方法及其应用 - Google Patents
一种用于芯片测试机的自动校准方法及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于芯片测试机的自动校准方法及其应用，包括以下步骤：获取芯片测试机的校准数据并根据校准数据绘制散点图；分别计算散点图中相邻的每两点的斜率(斜率数据)；将散点图中散点按照横坐标或纵坐标分为K1和K2两部分；分别针对K1和K2，分别计算第一个斜率数据、前2个斜率数据……所有斜率数据的标准差得到K1和K2的标准差数据组；分别筛选两标准差数据组中的标准差最大值，以该标准差最大值对应的点作为分段点将所有散点分为三段，分别进行曲线拟合得到拟合曲线。本发明的方法，采用斜率标准差法选取分段点，为芯片测试机测试数据的校准提供了一种标准化且可全自动完成的操作标准，极具应用前景。
Description
技术领域
本发明属于半导体技术领域，涉及一种用于芯片测试机的自动校准方法及其应用，特别涉及一种应用于集成电路测试机的自动校准方法及应用该方法的测试组件。
背景技术
集成电路（芯片）自动测试机（Automatic Test Equipment）于半导体产业意指集成电路(IC)自动测试机，用于检测集成电路功能之完整性，为集成电路生产制造之最后流程，以确保集成电路生产制造之品质。
芯片测试机作为一种测量仪器，其本身的准确度很大程度决定了其测芯片的准确性，即在实际应用中往往每隔一段时间就需要对芯片测试机进行一次校准，通常是通过外部高精度数字万用表作为校准工具，例如使用keysight 3458A对自动测试机上的PE、PMU、DPS资源进行测量，对于测得的数据目前一般采用两点法计算校准参数，虽然这种方法一定程度上能够实现对参数的校准，但是由于PE/PMU/DPS的校准参数曲线是非线性的，这导致此种校准方法的实际误差较大，与真实情况匹配度较差，越来越难以满足精度越来越高的芯片测试机的测试要求。
因此，开发一种误差小且与真实情况匹配度高的应用于集成电路测试机的自动校准方法极具现实意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术两点式校准线的实际误差较大，与真实情况匹配度较差的缺陷，提供一种误差小且与真实情况匹配度高的应用于集成电路测试机的自动校准方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于芯片测试机的自动校准方法，应用于电子设备，包括以下步骤：
（1）获取芯片测试机的校准数据，并根据所述校准数据绘制散点图；
（2）分别计算散点图中相邻的每两点的斜率，相邻的每两点的斜率即为斜率数据；
（3）将散点图中散点按照横坐标或纵坐标分为K1和K2两部分；
（4）分别针对K1和K2，分别计算第一个斜率数据、前2个斜率数据、……所有斜率数据的标准差，得到K1部分的标准差数据组D1和K2部分的标准差数据组D2；
（5）分别筛选标准差数据组D1和标准差数据组D2中的标准差最大值，以该标准差最大值对应的点作为分段点将散点图所有散点分为三段，针对每一段散点分别进行曲线拟合得到拟合曲线；
（6）提取步骤（5）获取的拟合曲线对应的校准参数，将所述校准参数输入芯片测试机即完成对芯片测试机的自动校准。
本发明的用于芯片测试机的自动校准方法，优化了目前常用的两点式校准参数的计算方法，两点式计算本质是采集两点进行线性拟合，其对于PE/PMU/DPS的校准参数曲线而言，在线性度较好的曲线中段表现良好，但在两端则呈现出与实际情况偏差过大的情况，同时由于两点式的采点区域主要为中段线性部分，无法对两端的非线性区域做出补偿进一步导致两端数值偏差加大，而本发明的校准方法（分段式拟合）克服了两点式难以适配非线性的PE/PMU/DPS的校准参数曲线（其表现形式是中段线性度较好，两端的非线性更为明显）的缺陷，针对分段点选取这一问题，本发明采用斜率标准差法（计算每两点的斜率并对这些斜率依次进行标准差运算）选取标准差最大点为分段点，为芯片测试机测试数据的校准提供了一种标准化且可全自动完成的操作标准，同时本发明的方法在维持两点式计算在曲线中段线性度良好区域采集计算的同时，可针对两端线性度较差的区域额外采点，进行3阶多项式曲线拟合，以此来降低在曲线不同段校准参数时与实际值偏差过大的情况，极具应用前景。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种用于芯片测试机的自动校准方法，所述步骤（4）的具体步骤如下：
（4.1）针对K1，分别计算第一个斜率数据、前2个斜率数据、……前N个斜率数据的标准差，得到K1部分的标准差数据组D1，N为K1部分斜率数据的总数；
（4.2）针对K2，分别计算第一个斜率数据、前2个斜率数据、……前M个斜率数据的标准差，得到K2部分的标准差数据组D2，M为K2部分斜率数据的总数。
如上所述的一种用于芯片测试机的自动校准方法，所述步骤（5）具体如下：
分别筛选标准差数据组D1中的标准差最大值X和标准差数据组D2中的标准差最大值Y，标准差最大值X为K1中前a个斜率数据的标准差，标准差最大值Y为K2中前b个斜率数据的标准差，即以K1中第a+1个点及K2中第b+1个点作为分段点将散点图所有散点分为三段，针对每一段散点分别进行曲线拟合得到拟合曲线。本发明的保护范围并不仅限于此，此处仅给出一种可行的技术方案而已，本领域技术人员在实际应用中可进行一些适应性调整。
如上所述的一种用于芯片测试机的自动校准方法，所述曲线拟合的拟合公式为
或
。
如上所述的一种用于芯片测试机的自动校准方法，中间段的拟合公式为
；其他两段的拟合公式为
。
如上所述的一种用于芯片测试机的自动校准方法，还包括以下步骤：
（7）在完成校准参数输入操作后重复步骤（1）~（6）的上述操作，对芯片测试机进行多次校准以提高校准精度。
本发明还提供一种应用如上所述的用于芯片测试机的自动校准方法的测试组件，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器、一个或多个程序及一个校准数据采集装置；
所述校准数据采集装置用于获取芯片测试机的校准数据，所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，当所述一个或多个程序被所述处理器执行时，使得所述测试组件执行如上所述的用于芯片测试机的自动校准方法。
作为优选的技术方案：
如上所述的测试组件，还包括与处理器连接的芯片测试机校准参数设定模块；
所述芯片测试机校准参数设定模块用于设定校准参数。
有益效果：
（1）本发明的用于芯片测试机的自动校准方法，采用分段式拟合，其在维持两点式计算在曲线中段线性度良好区域采集计算的同时，可针对两端线性度较差的区域额外采点，进行3阶多项式曲线拟合，以此来降低在曲线不同段校准参数时与实际值偏差过大的情况；
（2）本发明的用于芯片测试机的自动校准方法，针对分段点选取这一问题，本发明采用斜率标准差法（计算每两点的斜率并对这些斜率依次进行标准差运算）选取标准差最大点为分段点，为芯片测试机测试数据的校准提供了一种标准化且可全自动完成的操作标准，极具应用前景；
（3）本发明的测试组件，结构简单，成本低廉，自动化程度高，能够实现芯片测试机的自动校准且校准精度高。
附图说明
图1为一段线性拟合所得的拟合曲线的示意图；
图2为本发明的三段曲线拟合所得的拟合曲线的示意图；
图3为一段线性拟合与三段曲线拟合分段和方差的对比示意图；
图4为一段线性拟合与三段曲线拟合分段均方根的对比示意图；
图5为本发明的测试组件的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式做进一步阐述。
实施例1
一种用于芯片测试机的自动校准方法，应用于电子设备，包括以下步骤：
（1）获取芯片测试机的校准数据，并根据校准数据绘制散点图；
（2）分别计算散点图中相邻的每两点的斜率，相邻的每两点的斜率即为斜率数据；
（3）将散点图中散点按照横坐标或纵坐标分为K1和K2两部分；
（4）分别针对K1和K2，分别计算第一个斜率数据、前2个斜率数据、……所有斜率数据的标准差，得到K1部分的标准差数据组D1和K2部分的标准差数据组D2，具体为：
（4.1）针对K1，分别计算第一个斜率数据、前2个斜率数据、……前N个斜率数据的标准差，得到K1部分的标准差数据组D1，N为K1部分斜率数据的总数；
（4.2）针对K2，分别计算第一个斜率数据、前2个斜率数据、……前M个斜率数据的标准差，得到K2部分的标准差数据组D2，M为K2部分斜率数据的总数；
（5）分别筛选标准差数据组D1中的标准差最大值X和标准差数据组D2中的标准差最大值Y，标准差最大值X为K1中前a个斜率数据的标准差，标准差最大值Y为K2中前b个斜率数据的标准差，即以K1中第a+1个点及K2中第b+1个点作为分段点将散点图所有散点分为三段，针对每一段散点分别进行曲线拟合（其中中间段的拟合公式为
，左右两段的拟合公式为
）得到拟合曲线；
（6）提取步骤（5）获取的拟合曲线对应的校准参数，将所述校准参数输入芯片测试机即完成对芯片测试机的自动校准；
（7）在完成校准参数输入操作后重复多次步骤（1）~（6）的上述操作。
对于如下表所示的芯片测试机的校准数据，
| X（v） | Y（v） |
| 0 | 0.29 |
| 1 | 0.49 |
| 2 | 0.69 |
| 3 | 0.83 |
| 4 | 1.42 |
| 5 | 2.16 |
| 6 | 3 |
| 7 | 3.67 |
| 8 | 4.38 |
| 9 | 5.04 |
| 10 | 5.75 |
| 11 | 6.44 |
| 12 | 7.07 |
| 13 | 7.79 |
| 14 | 8.47 |
| 15 | 9.16 |
| 16 | 9.84 |
| 17 | 10.53 |
| 18 | 10.78 |
| 19 | 11 |
| 20 | 11.2 |
| 21 | 11.36 |
| 22 | 11.49 |
| 23 | 11.57 |
| 24 | 11.69 |
| 25 | 11.81 |
| 26 | 11.91 |
| 27 | 12 |
| 28 | 12.1 |
| 29 | 12.16 |
步骤（5）中选取的分段点分别为X=6、X=17，得到拟合曲线如图2所示。
采用两点式校准参数的计算方法即一段线性拟合所得的拟合曲线如图1所示。
针对图1和图2各点分段计算和方差与均方根，其结果如图3和4所示。
分析图1、2、3和4可以发现，不论是线性度较好的中段还是非线性的其他两段，本发明的三段式拟合每一段的平均误差都小于一段式，即与真实数据的偏离程度都小于一段式拟合，更为接近实际测量值。
经验证，本发明的用于芯片测试机的自动校准方法，采用分段式拟合，其在维持两点式计算在曲线中段线性度良好区域采集计算的同时，还可针对两端线性度较差的区域额外采点，进行3阶多项式曲线拟合，以此来降低在曲线不同段校准参数时与实际值偏差过大的情况；针对分段点选取这一问题，本发明采用斜率标准差法（计算每两点的斜率并对这些斜率依次进行标准差运算）选取标准差最大点为分段点，为芯片测试机测试数据的校准提供了一种标准化且可全自动完成的操作标准，极具应用前景。
实施例2
一种测试组件，如图5所示，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器、一个或多个程序、校准数据采集装置和与处理器连接的芯片测试机校准参数设定模块；
芯片测试机校准参数设定模块用于设定校准参数，校准数据采集装置用于获取芯片测试机的校准数据，一个或多个程序被存储在存储器中，当一个或多个程序被处理器执行时，使得测试组件执行与实施例1相同的用于芯片测试机的自动校准方法。
经验证，本发明的测试组件，结构简单，成本低廉，自动化程度高，能够实现芯片测试机的自动校准且校准精度高。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应该理解，这些仅是举例说明，在不违背本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改。
Claims (8)
1.一种用于芯片测试机的自动校准方法，应用于电子设备，其特征在于，包括以下步骤：
（1）获取芯片测试机的校准数据，并根据所述校准数据绘制散点图；
（2）分别计算散点图中相邻的每两点的斜率，相邻的每两点的斜率即为斜率数据；
（3）将散点图中散点按照横坐标或纵坐标分为K1和K2两部分；
（4）分别针对K1和K2，分别计算第一个斜率数据、前2个斜率数据、……所有斜率数据的标准差，得到K1部分的标准差数据组D1和K2部分的标准差数据组D2；
（5）分别筛选标准差数据组D1和标准差数据组D2中的标准差最大值，以该标准差最大值对应的点作为分段点将散点图所有散点分为三段，针对每一段散点分别进行曲线拟合得到拟合曲线；
（6）提取步骤（5）获取的拟合曲线对应的校准参数，将所述校准参数输入芯片测试机即完成对芯片测试机的自动校准。
2.根据权利要求1所述的一种用于芯片测试机的自动校准方法，其特征在于，所述步骤（4）的具体步骤如下：
（4.1）针对K1，分别计算第一个斜率数据、前2个斜率数据、……前N个斜率数据的标准差，得到K1部分的标准差数据组D1，N为K1部分斜率数据的总数；
（4.2）针对K2，分别计算第一个斜率数据、前2个斜率数据、……前M个斜率数据的标准差，得到K2部分的标准差数据组D2，M为K2部分斜率数据的总数。
3.根据权利要求2所述的一种用于芯片测试机的自动校准方法，其特征在于，所述步骤（5）具体如下：
分别筛选标准差数据组D1中的标准差最大值X和标准差数据组D2中的标准差最大值Y，标准差最大值X为K1中前a个斜率数据的标准差，标准差最大值Y为K2中前b个斜率数据的标准差，即以K1中第a+1个点及K2中第b+1个点作为分段点将散点图所有散点分为三段，针对每一段散点分别进行曲线拟合得到拟合曲线。
4.根据权利要求3所述的一种用于芯片测试机的自动校准方法，其特征在于，所述曲线拟合的拟合公式为
或
。
5.根据权利要求4所述的一种用于芯片测试机的自动校准方法，其特征在于，中间段的拟合公式为
；其他两段的拟合公式为
。
6.根据权利要求1所述的一种用于芯片测试机的自动校准方法，其特征在于，还包括以下步骤：
（7）在完成校准参数输入操作后重复步骤（1）~（6）的上述操作。
7.应用如权利要求1~6任一项所述的用于芯片测试机的自动校准方法的测试组件，其特征在于，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器、一个或多个程序及一个校准数据采集装置；
所述校准数据采集装置用于获取芯片测试机的校准数据，所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，当所述一个或多个程序被所述处理器执行时，使得所述测试组件执行如权利要求1~6任一项所述的用于芯片测试机的自动校准方法。
8.根据权利要求7所述的测试组件，其特征在于，还包括与处理器连接的芯片测试机校准参数设定模块；
所述芯片测试机校准参数设定模块用于设定校准参数。
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