CN113033134A - 多业务板间触发信号同步系统、同步方法及半导体测试设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种ATE半导体测试设备中多业务板间触发信号同步系统、同步方法及半导体测试设备，属于微电子行业集成电路测试领域。通过在背板上设置有可编程逻辑器件，将与背板通信连接的所有业务板的互联同步触发信号布线在可编程逻辑器件上进行实现，解决了背板布线庞杂的问题，解决了各业务板触发信号发送至其他各业务板的精准同步性问题，同时更易于触发信号同步处理。

Description

多业务板间触发信号同步系统、同步方法及半导体测试设备

技术领域

本发明涉及微电子行业集成电路测试领域，尤其涉及一种ATE半导体测试设备中的多业务板间触发信号同步系统、方法及半导体测试设备。

背景技术

背板是一种PCB(印刷电路板)。具体来说，背板是一种承载子板或线卡的主板，可实现自定义功能。背板的主要功能是“携带”电路板并将电源、信号等功能分配给每个子板，以便获得适当的电气连接和信号传输。业务板与背板一起工作，业务板与背板之间进行通信连接，背板能够引导整个系统在逻辑上顺利运行。

目前背板布线设计存在如下困难，结合图4，以16块业务板为例，16块业务板插接于背板上。为实现16块业务板两两互联，需要16*16*2(双向)*2(差分信号)＝1024根线。背板发出触发信号，然后同步触发业务板，此时，若要实现业务板同步触发，背板上的布线需要等长。但是，因走线布设在背板上，若需要等长，在背板面积有限的情况下，需要进行复杂的走线设计，导致技术人员实现布线等长的难度很大。尤其是当需要同步触发的业务板数量增加时，背板只能扩大面积，使得成本增加且布线等长难度大幅增加。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提出一种ATE半导体测试设备中多业务板间触发信号同步系统，通过在背板上设置有可编程逻辑器件，将与背板通信连接的所有布线在可编程逻辑器件上进行实现，无须在PCB板上开设线路，解决了布线庞杂的问题。

与此相应，本发明另一个所要解决的技术问题在于提出一种ATE半导体测试设备中多业务板间触发信号同步方法，通过可编程逻辑器件对业务板传输的触发信号进行处理，解决了触发信号同步至多个业务板的问题。

与此相应，本发明另一个所要解决的技术问题在于提出一种半导体测试设备，通过背板中可编程逻辑器件和半导体测试板的配合，实现了触发信号同步至业务板。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种多业务板间触发信号同步系统，包括：

背板和若干个业务板；

背板上设置有可编程逻辑器件，可编程逻辑器件与业务板通信连接，用于与业务板进行触发信号的接收、处理、分发；

可编程逻辑器件内部设置有若干个电路模块组，每个电路模块组用于与每个业务板一一对应并进行通信连接；

每个电路模块组包括触发选择电路模块和逻辑或电路模块，其中：

触发选择电路模块，与对应所述业务板信号连接，用于接收所述业务板发出的触发信号，并将所述触发信号扇出至相应选择的所述逻辑或电路模块；

逻辑或电路模块，与所述业务板信号连接，用于接收所有所述触发信号，并进行逻辑或处理，将处理后的触发信号发送至相应的所述业务板；

每一触发选择电路模块与任一个逻辑或电路模块通信连接。

本发明优选地技术方案在于，可编程逻辑器件具体为CPLD或FPGA。

本发明优选地技术方案在于，通信连接包括：

差分传输连接线路，用于传输差分触发同步信号；

通讯协议连接线路，用于传输与所述业务板相对应的所述触发选择电路模块的配置信号。

本发明优选地技术方案在于，差分传输连接线路包括：

发送信号连接线路，用于将所述业务板发送的信号传输至所述触发选择电路模块进行扇出；

接收信号连接线路，用于将所述逻辑或电路模块产生的触发信号发送至所述业务板。

本发明优选地技术方案在于，通讯协议连接线路为UART协议连接线路、IIC协议连接线路或SPI协议连接线路。

本发明优选地技术方案在于，业务板为半导体测试板、圆晶测试板或封装测试板。

本发明还提供一种ATE测试设备中的多业务板间触发信号同步方法，用于同步扇出和选择各业务板之间的触发信号，采用可编程逻辑器件与各业务板进行通信连接，接收或发送各业务板的触发信号；

具体操作为：

S1：将所有业务板与一可编程逻辑器件建立触发信号的通信连接；

S2：所述可编程逻辑器件对任一业务板的所述触发信号进行接收并选择性扇出至预设的一块或多块所述业务板。

本发明优选地技术方案在于，S1具体为：

将所有所述业务板接入所述可编程逻辑器件的接口并建立通信连接，所述业务板将所述触发信号发送至所述可编程逻辑器件；

所述S2具体为：

所述可编程逻辑器件接收任一所述业务板发送的所述触发信号，经过或逻辑处理，输出至预设的所述业务板。

在上述多业务板间触发信号同步方法中，所述业务板根据收到的所述触发信号指令同步启动预设的业务逻辑操作。

本发明还提供一种半导体测试设备，基于上述所述的多业务板间触发信号同步方法，包括：

测试背板，所述测试背板上设置有一可编程逻辑器件；

若干台半导体测试板，所述半导体测试板与所述可编程逻辑器件通信连接；

所述可编程逻辑器件用于与所述半导体测试板进行触发信号的接收、处理、分发。

本发明的有益效果为：

本发明提供的一种ATE半导体测试设备中多业务板间触发信号同步系统，通过在背板上设置有可编程逻辑器件，将与背板通信连接的所有布线在可编程逻辑器件上进行实现，等效替代了传统背板上的布线，解决了背板布线庞杂的问题，等长精度高的同时更易于同步触发信号。

本发明公开了一种ATE半导体测试设备中多业务板间触发信号同步方法，通过可编程逻辑器件对业务板传输的触发信号进行处理，解决了触发信号同步至业务板的问题。

本发明提供的一种半导体测试设备，通过测试背板和半导体测试板的配合，测试背板具有可编程逻辑器件，可以在可编程逻辑器件中进行等长的布局布线，在和半导体测试板进行通信连接，解决了背板布线庞杂的问题，大幅度的减少了背板上的布线，避免了传统在背板上因为布线太多而易出差错导致整个背板不能使用的现象，同时触发信号同步测试变得更加优化，只需在可编程逻辑器件的输出端即可测得信号是否同步，避免了传统在背板布线上，需要检测每个线路的触发信号同步产生的繁琐检测，大大减少了检测的时间，更有效率。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中提供的多业务板间触发信号同步系统的结构示意图；

图2是图1中多业务板间触发信号同步系统的具体结构示意图；

图3为实施例中芯片测试设备测试背板与半导体测试板连接示意图；

图4为传统背板与业务板布线连接示意图；

图5为扇出选择电路结构图；

图6为逻辑或电路结构图。

图中：

1、背板；2、业务板；3、可编程逻辑器件；4、电路模块组；5、触发选择电路模块；6、逻辑或电路模块；7、差分传输连接线路；71接收信号连接线路、72、发送信号连接线路；8、通讯协议连接线路；9、测试背板；10、半导体测试板。

具体实施方式

下面结合附图1-6并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，本实施例中提供的一种ATE半导体测试设备中多业务板间触发信号同步系统，包括：

背板1和若干个业务板2；业务板2用于实现预设功能。

背板1上设置有可编程逻辑器件3，可编程逻辑器件3与业务板2通信连接，用于与业务板2进行触发信号的接收、处理、分发，通过这样的设置，业务板2将触发信号传递给可编程逻辑器件3，可编程逻辑器件3对业务板2传输的触发信号进行接收、处理、分发。

在可编程逻辑器件3中，可通过编程实现信号的走向和传输。具体的，可通过EDA工具进行等长的布局布线，获得网表电路，再将网表电路通过下载工具映射到可编程逻辑器件3上，实现预定目标的电路，等效了传统背板1上的布线，且比传统在背板1上的布线更加便捷。因为可编程逻辑器件3内部布线与传统在背板上开设实体线路不同，因此不受传统背板1面积大小的影响，可编程逻辑器件3更易于等长的布线，使得触发信号能实现同步发送至各个业务板2，使得各个业务板2同时进行工作。

结合图1和图2，所述可编程逻辑器件3编设有若干个电路模块组4，每个电路模块组4用于与每个业务板2一一对应并进行通信连接，通过这样的设置，每个电路模块组4一一对应每个业务板2，使得每个业务板2能将触发信号传输给可编程逻辑器件3；

具体的，每个电路模块组4包括触发选择电路模块5和逻辑或电路模块6，其中：

触发选择电路模块5，与对应所述业务板2信号连接，用于接收业务板2发出的触发信号，并将触发信号扇出至相应选择的逻辑或电路模块6；具体的扇出选择电路结构图如说明书附图5示。本实施例选用的扇出选择电路包括差分输入缓冲器、输入同步触发器以及多个扇出触发器。具体地，输入同步触发器的D引脚连接差分输入缓冲器的输出端，CLK引脚连接同步时钟，Q引脚的输出信号以及扇出选择信号对应与门电路的输入，与门电路的输出连接扇出触发器。

逻辑或电路模块6，与业务板2信号连接，用于接收所有所述触发信号，并进行逻辑或处理，再发送至相应的业务板2；具体的逻辑或电路结构图如说明书附图6所示。逻辑或电路连接输出触发器的D引脚，输出触发器的CLK引脚连接同步时钟，Q引脚连接输出驱动器。

并且，每一触发选择电路模块5与任一个逻辑或电路模块6通信连接。

图4提供的是传统背板与业务板布线连接示意图，结合图4和图2进行对比。图4中所展示的传统布线连接方式，各业务板是分别与背板进行布线连接，并且每个业务板都必须与背板1连接不少于业务板2数量的差分线路和传输线路，并且各线路必须等长，才能实现触发信号的选择性扇出及触发同步；而图2所展示的本发明的同步系统，每一业务板2仅需要通过一组差分线路及一根触发信号传输线路，触发信号的同步是通过背板1中的可编程逻辑器件3实现。大幅度的减少了背板1上的布线，避免了传统在背板1上因为布线太多而易出差错导致整个背板1不能使用的现象，同时触发信号同步测试变得更加优化，只需在可编程逻辑器件3的输出端即可测得信号是否同步，避免了传统在背板1布线上，需要检测每个线路的触发信号同步产生的繁琐检测，大大减少了检测的时间，更有效率。

具体的，通过这样的设置，业务板2发出的触发信号，需先经过触发选择电路模块5，触发选择电路模块5对触发信号进行识别，可将识别过的触发信号对应扇出至其所预设对应的一个或多个逻辑或电路模块6；该逻辑或电路模块6对触发选择电路模块5识别过的触发信号进行筛选及分发后，传输给所属的业务板2，业务板2根据触发信号的指令进行工作，也实现了所有业务板2之间的两两互联。例如，结合图1，1号业务板(即图1中的“业务板1”)发出触发信号通过可编程逻辑器件3传输给所有2号业务板至n号业务板进行触发工作，或传输至2号业务板至n号业务板中的任一块业务板进行触发工作。

优选地，可编程逻辑器件3具体为CPLD或FPGA。

CPLD采用CMOS EPROM、EEPROM、快闪存储器和SRAM等编程技术，从而构成了高密度、高速度和低功耗的可编程逻辑器件，基于SRAM(静态随机存储器)的可重配置可编程逻辑器件的出现，为系统设计者动态改变运行电路中可编程逻辑器件的逻辑功能创造了条件，可编程逻辑器件使用SRAM单元来保存配置数据，这些配置数据决定了可编程逻辑器件内部的互连关系和逻辑功能，改变这些数据，也就改变了器件的逻辑功能，由于SRAM的数据是易失的，因此这些数据必须保存在可编程逻辑器件以外的EPROM、EEPROM或FLASH ROM等非易失存储器内，以便使系统在适当的时候将其下载到可编程逻辑器件的SRAM单元中，从而实现在电路可重配置ICR(In-Circuit Reconfigurability)。

而FPGA器件属于专用集成电路中的一种半定制电路，是可编程的逻辑列阵，能够有效的解决原有的器件门电路数较少的问题。FPGA的基本结构包括可编程输入输出单元，可配置逻辑块，数字时钟管理模块，嵌入式块RAM，布线资源，内嵌专用硬核，底层内嵌功能单元。由于FPGA具有布线资源丰富，可重复编程和集成度高，投资较低的特点，在数字电路设计领域得到了广泛的应用，FPGA的设计流程包括算法设计、代码仿真以及设计、板机调试，设计者以及实际需求建立算法架构，利用EDA建立设计方案或HD编写设计代码，通过代码仿真保证设计方案符合实际要求，最后进行板级调试，利用配置电路将相关文件下载至FPGA芯片中，验证实际运行效果，FPGA采用了逻辑单元阵列LCA(Logic Cell Array)这样一个概念，内部包括可配置逻辑模块CLB(Configurable LogicBlock)、输入输出模块IOB(Input Output Block)和内部连线(Interconnect)三个部分，现场可编程门阵列(FPGA)是可编程器件，与传统逻辑电路和门阵列(如PAL，GAL及CPLD器件)相比，FPGA具有不同的结构，FPGA利用小型查找表(16×1RAM)来实现组合逻辑，每个查找表连接到一个D触发器的输入端，触发器再来驱动其他逻辑电路或驱动I/O，由此构成了既可实现组合逻辑功能又可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块，这些模块间利用金属连线互相连接或连接到I/O模块，FPGA的逻辑是通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现的，存储在存储器单元中的值决定了逻辑单元的逻辑功能以及各模块之间或模块与I/O间的联接方式，并最终决定了FPGA所能实现的功能，FPGA允许无限次的编程，CPLD采用CMOS EPROM、EEPROM、快闪存储器和SRAM等编程技术，从而构成了高密度、高速度和低功耗的可编程逻辑器件3，断电不丢失，可以实现可编程逻辑器件3内部电路模块、元件之间的布线等长，FPGA亦可实现其内部电路模块、元件之间的布线等长，但FPGA单价比CPLD高，故，本发明优选CPLD作为可编程逻辑器件3。

优选地，通信连接包括：

差分传输连接线路7，用于传输差分触发同步信号；

通讯协议连接线路8，用于传输与业务板2相对应的触发选择电路模块5的配置信号。

具体的，差分传输连接线路7包括：

发送信号连接线路72，用于将业务板2发送的信号传输至触发选择电路模块5进行扇出；

接收信号连接线路71，用于将逻辑或电路模块6产生的触发信号发送至业务板2。

优选地，通讯协议连接线路8为UART协议连接线路、IIC协议连接线路、SPI协议连接线路中任一种通信协议连接线路。

其中，UART为通用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，可将要传输的资料在串行通信与并行通信之间加以转换，作为把并行输入信号转成串行输出信号的芯片，UART通常被集成于其他通讯接口的连结上，用于异步通信，该总线双向通信，可以实现全双工传输和接收，在嵌入式设计中，UART用于主机与辅助设备通信，如可编程逻辑器件3与业务板2之间的通信；IIC为集成电路总线，是一种串行通信总线，IIC串行总线一般有两根信号线，一根是双向的数据线SDA，另一根是时钟线SCL，所有接到IIC总线设备上的串行数据SDA都接到总线的SDA上，各设备的时钟线SCL接到总线的SCL上，总线的运行(数据传输)由业务板2控制，所谓主机是指启动数据的传送(发出触发信号)、发出时钟信号以及传送结束时发出停止信号的设备，主机，微处理器。被主机寻访的设备称为从机，为了进行通讯，每个接到I，C总线的设备都有一个唯一的地址，以便于主机寻访。主机和从机的数据传送，可以由主机发送数据到从机，也可以由从机发到主机，凡是发送数据到总线的设备称为发送器，从总线上接收数据的设备被称为接受器；SPI是串行外设接口(Serial Peripheral Interface)，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，支持全双工通信，通信简单，数据传输速率快。

具体的，业务板2可为半导体测试板、圆晶测试板或封装测试板。根据实际的测试需求，在业务板中设定特定的业务逻辑。

结合图2，具体举例，16块业务板连接于1块背板，实现同步测试。其中，可编辑逻辑器件3采用CPLD，通讯协议连接线路8采用IIC协议连接线路。

如图2所示，每个业务板2都与背板1连接，包括发送信号连接线路TRIG_TX和接收信号连接线路TRIG_RX，以及IIC线路。

在背板中，CPLD经过布线设计，设置有与每一业务板对应数量的电路模块组，且一一连接，即，16块业务板与CPLD中的16个电路模块组一一相对应并通信连接。

而每一电路模块组包括一触发选择电路模块与一逻辑或电路模块。其中，每一逻辑或电路模块与所有触发选择电路模块都进行连接，实现触发信号可一个或多个或全部的选择性扇出。从而，实现了CPLD内部任一触发选择电路模块与任一逻辑或电路模块的两两互联。

例如，第二业务板(即图2中的“业务板2”)发出触发信号至CPLD，具体的，触发信号发送至对应的电路模块组中的触发选择电路模块。触发选择电路模块根据预设的指令规则，将触发信号扇出至相应选择的业务板逻辑或电路模块，根据预设指令规则，可扇出至1个或多个逻辑或电路模块，如扇出至1号业务板对应的逻辑或电路模块，或者扇出至所有业务板对应的逻辑或电路模块。而接收到触发信号的逻辑或电路模块，会将业务板触发信号进行逻辑或处理后发送至对应的业务板。

而通讯协议连接线路IIC线路，可实现背板与所述业务板相对应的触发选择电路模块的配置信号的传输。

本实施例中还提供一种ATE测试设备中多业务板触发信号同步方法，用于同步选择扇出各业务板2之间的触发信号，采用可编程逻辑器件3与各业务板2进行通信连接。具体操作为：

S1：将所有业务板2与一可编程逻辑器件3建立触发信号的通信连接；

S2：所述可编程逻辑器件3对任一业务板2的所述触发信号进行接收并选择性扇出至预设的一块或多块所述业务板2。

其中，步骤S1具体为：

将所有所述业务板2接入所述可编程逻辑器件3的接口并建立通信连接，所述业务板2将所述触发信号发送至所述可编程逻辑器件；

步骤S2具体为：

所述可编程逻辑器件3接收任一所述业务板2发送的所述触发信号，经过或逻辑处理，扇出至预设的所述业务板2。

所述业务板2根据收到的所述触发信号指令同步启动预设的业务逻辑操作。

本实施例还提供一种半导体测试设备，基于上述ATE半导体测试设备中多业务板间触发信号同步方法，如图3所示，包括：

测试背板9，所述测试背板9上设置有一可编程逻辑器件；

若干台半导体测试板10，所述半导体测试板10与所述可编程逻辑器件通信连接；

所述可编程逻辑器件用于与所述半导体测试板10进行触发信号的接收、处理、分发。

本发明提供的ATE半导体测试设备中多业务板间触发信号同步系统，通过在背板上设置有可编程逻辑器件，将与背板通信连接的所有布线在可编程逻辑器件上进行实现，等效替代了传统背板上的布线，解决了背板布线庞杂的问题，等长精度高的同时更易于同步触发信号。

本发明提供的ATE半导体测试设备中多业务板间触发信号同步方法，通过可编程逻辑器件对业务板传输的触发信号进行处理，解决了触发信号同步至业务板的问题。

本发明提供的芯片测试设备，通过测试背板和半导体测试板的配合，测试背板具有可编程逻辑器件，可以在可编程逻辑器件中进行等长的布局布线，进而和测试板进行通信连接，解决了布线庞杂的问题，大幅度的减少了测试背板上的布线，避免了传统在背板上因为布线太多而易出差错导致整个背板不能使用的现象，同时优化了触发信号同步测试，只需在可编程逻辑器件的输出端即可测得信号是否同步，避免了传统在背板布线上，需要检测每个线路的触发信号同步产生的繁琐检测，大大减少了检测的时间，更有效率。

本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本申请的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种多业务板间触发信号同步系统，其特征在于，包括：

背板和若干个业务板；

所述背板上设置有可编程逻辑器件，所述可编程逻辑器件与所述业务板通信连接，用于与所述业务板进行触发信号的接收、处理、分发；

所述可编程逻辑器件内部设置有若干个电路模块组，所述电路模块组用于与所述业务板一一对应并进行通信连接；

每个所述电路模块组包括触发选择电路模块和逻辑或电路模块，其中：

触发选择电路模块，与对应所述业务板信号连接，用于接收所述业务板发出的触发信号，并将所述触发信号扇出至相应选择的所述逻辑或电路模块；

逻辑或电路模块，与所述业务板信号连接，用于接收所有所述触发信号，并进行逻辑或处理，将处理后的触发信号发送至相应的所述业务板；

每一所述触发选择电路模块与任一个所述逻辑或电路模块通信连接。

2.根据权利要求1所述的多业务板间触发信号同步系统，其特征在于：

所述可编程逻辑器件具体为CPLD或FPGA。

3.根据权利要求1所述的多业务板间触发信号同步系统，其特征在于：所述通信连接包括：

差分传输连接线路，用于传输差分触发同步信号；

通讯协议连接线路，用于传输与所述业务板相对应的所述触发选择电路模块的配置信号。

4.根据权利要求3所述的多业务板间触发信号同步系统，其特征在于：所述差分传输连接线路包括：

发送信号连接线路，用于将所述业务板发送的信号传输至所述触发选择电路模块进行扇出；

接收信号连接线路，用于将所述逻辑或电路模块产生的触发信号发送至所述业务板。

5.根据权利要求3所述的多业务板间触发信号同步系统，其特征在于：

所述通讯协议连接线路为UART协议连接线路、IIC协议连接线路或SPI协议连接线路。

6.根据权利要求1所述的多业务板间触发信号同步系统，其特征在于：

所述业务板为半导体测试板、圆晶测试板或封装测试板。

7.一种多业务板间触发信号同步方法，用于同步扇出和选择各业务板之间的触发信号，其特征在于：

采用可编程逻辑器件与各业务板进行通信连接，接收或发送各业务板的触发信号；

具体操作为：

S1：将所有业务板与一可编程逻辑器件建立触发信号的通信连接；

S2：所述可编程逻辑器件对任一业务板的所述触发信号进行接收并选择性扇出至预设的一块或多块所述业务板。

8.根据权利要求7所述的多业务板间触发信号同步方法，其特征在于：所述S1具体为：

将所有所述业务板接入所述可编程逻辑器件的接口并建立通信连接，所述业务板将所述触发信号发送至所述可编程逻辑器件；

所述S2具体为：

所述可编程逻辑器件接收任一所述业务板发送的所述触发信号，经过或逻辑处理，输出至预设的所述业务板。

9.根据权利要求7或8所述的多业务板间触发信号同步方法，其特征在于：所述业务板根据收到的所述触发信号指令同步启动预设的业务逻辑操作。

10.一种半导体测试设备，基于权利要求7-9任一项所述多业务板间触发信号同步方法，其特征在于，包括：

测试背板，所述测试背板上设置有一可编程逻辑器件；

若干台半导体测试板，所述半导体测试板与所述可编程逻辑器件通信连接；

所述可编程逻辑器件用于与所述半导体测试板进行触发信号的接收、处理、分发。

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