CN114113985A - 一种芯片检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种芯片检测装置及方法，该装置包括芯片检测卡座、视频接口转接电路、快速充电PD控制电路、辅助通道AUX控制电路、电压电流检测电路以及测试机；待测芯片的视频数据输出和视频数据输入接口分别和视频接口转接电路的输入和输出接口连接，构成视频数据转换环路；PD控制电路用于对待测芯片进行PD接口的物理性能及通讯协议测试；AUX控制电路用于对待测芯片进行AUX接口的物理性能及通讯协议测试；电压电流检测电路用于对芯片检测卡座进行供电，测试机通过对电压电流检测电路的检测结果判断待测芯片电源系统的正确性。本芯片检测装置可以降低了芯片测试的成本，且提高了芯片的自动化测试效率。

Description

一种芯片检测装置及方法

技术领域

申请实施例涉及芯片检测领域，特别涉及本一种芯片检测装置及方法。

背景技术

在芯片成产工艺流程中，在芯片生产完成后，需要通过检测部门对生产的芯片进行出厂前批量测试，以确保芯片的良品率。例如Type-C(DP)转HDMI芯片，其内部集成了MCU、DisplayPort RX模块、HDMI TX模块、PD控制模块、通用IO电路以及EEROPM存储等模块，为保证高速视频转接芯片各模块工作性能的正常，要对芯片各关键参数的进行测试。

现有技术中，大多通过测试机进行检测。但无论是数字电路测试机还是模拟电路测试机，都需要针对芯片设计外围侧电路，且无法实现多芯片同时检测，芯片的自动化测试效率不高。

发明内容

本申请实施例提供了一种芯片检测装置及方法。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种芯片检测装置，所述装置包括芯片检测卡座、视频接口转接电路、快速充电PD控制电路、辅助通道AUX控制电路、电压电流检测电路以及测试机；

待测芯片的视频数据输出和视频数据输入接口分别和所述视频接口转接电路的输入和输出接口连接，构成视频数据转换环路，所述芯片检测卡座用于放置待测芯片，并将探针与所述待测芯片的各接口相连；

所述芯片检测卡座与所述PD控制电路的接口相互连接，所述PD控制电路用于对所述待测芯片进行PD接口的物理性能及通讯协议测试；

所述芯片检测卡座与所述AUX控制电路的接口相互连接，所述AUX控制电路用于对所述待测芯片进行AUX接口的物理性能及通讯协议测试；

所述芯片检测卡座与所述测试机的测试通道相连接，用于对所述待测芯片的内部数字电路进行检测；

所述电压电流检测电路与所述芯片检测卡座和所述测试机连接，用于对所述芯片检测卡座进行供电，所述测试机用于通过对所述电压电流检测电路的检测结果判断所述待测芯片电源系统的正确性。

具体的，所述待测芯片为Type-C(DP)转HDMI芯片，所述芯片检测装置包括至少四路芯片检测单元，每路芯片检测单元包括所述芯片检测卡座、所述视频接口转接电路、所述PD控制电路以及所述AUX控制电路；所述检测机的四组测试通道分别与至少四路芯片检测单元中所述芯片检测卡座连接。

具体的，其特征在于，所述视频接口转接电路的视频数据输入接口为过渡调制TMDS接口，用于输入待测芯片的HDMI接口输出的TMDS差分信号；所述视频接口转接电路的视频数据输出接口为数字式视频DP的低电压差分信号LVDS接口，用于输出LVDS差分。

具体的，其特征在于，所述待测芯片的HDMI接口通过所述芯片检测卡座与所述接口转接电路的TMDS接口相连，所述待测芯片的DP接口通过所述芯片检测卡座与所述接口转接电路的LVDS接口相连，构成所述视频数据转换环路；

所述视频数据转换环路用于将所述Type-C(DP)转HDMI芯片的HDMI接口输出的TMDS差分信号转换为可兼容的LVDS差分信号，并通过所述Type-C(DP)转HDMI芯片的DP接口再次输入。

具体的，所述PD控制电路通过所述芯片检测卡座与所述待测芯片的所述PD接口相互连接；其中，所述PD控制电路通过所述Type-C(DP)转HDMI芯片的Type-C端口的CC通道建立通讯连接，并通过CC通道进行所述PD接口的物理性能和协议通讯测试。

具体的，所述AUX控制电路与所述Type-C(DP)转HDMI芯片的AUX接口相连接；其中所述AUX控制电路通过所述Type-C(DP)转HDMI芯片的AUX通道建立通讯连接，并通过AUX通道进行所述AUX接口的物理性能和协议通讯测试。

具体的，所述装置还包括系统电源管理单元、校准电路以及电压电流检测电路；所述系统电源管理单元与所述校准电路和所述电压电流检测电路连接，用于向所述芯片检测装置及所述待测芯片供电；

所述校准电路分别与四路所述芯片检测卡座连接，用于对所述待测芯片内部模数转换ADC电路的校准；

所述电压电流检测电路分别与四路所述芯片检测卡座连接，用于对所述待测芯片工作电压以及工作电流进行电压检测和电流检测。

具体的，所述测试机包括至少四组测试通道，分别与至少四路所述芯片检测卡座连接；

所述测试机通过至少四组测试通道分别对至少四路所述待测芯片产生的HDP信号、DDC信号、UART信号以及IIC信号进行检测。

另一方面，提供了一种芯片检测方法，所述方法应用于上述方面所述的芯片检测装置，所述方法包括：

向至少四路芯片检测卡座内放置Type-C(DP)转HDMI芯片；

通过电压电流检测电路对所述Type-C(DP)转HDMI芯片的工作电压以及电流进行检测，并发送至测试机；

通过视频接口转接电路对所述Type-C(DP)转HDMI芯片的HDMI接口输出的视频数据进行信号转换，用于所述Type-C(DP)转HDMI芯片进行DP和HDMI视频接口及功能测试；

通过PD控制电路对所述Type-C(DP)转HDMI芯片进行PD接口的物理性能和通讯协议测试；

通过AUX控制电路对所述Type-C(DP)转HDMI芯片进行AUX接口的物理性能和通讯协议测试；

通过所述测试机接收所述Type-C(DP)转HDMI芯片产生的各种传输信号，并根据所述传输信号判断所述Type-C(DP)转HDMI芯片是否处于正常工作状态。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：通过将待测芯片的数据输出和数据输入接口分别和所述接口转换电路的数据输入和数据输出接口连接，构成数据转换环路，能够以最高通信速率对待测芯片进行测试，并确定芯片编解码能力；且通过PD控制电路以及AUX控制电路可以实现对芯片的CC通道以及AUX通道进行测试；同时，通过四路测试芯片卡座可以实现多路同时检测，不仅可以降低了芯片测试的成本，且提高了芯片的自动化测试效率。

附图说明

图1是本申请实施例提供的芯片检测装置的结构图；

图2是本申请实施例提供的多路检测的芯片检测装置的结构图；

图3是本申请实施例提供的芯片检测方法的流程图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

测试机是芯片在设计加工完成后需要进行成品的批量测试，集成电路一般是需要在专业的测试机台上进行，并根据芯片的电路规模、结构及工作特性设计专门的测试程序加以测试。其中，测试机分数字电路测试机和模拟电路测试机，数字电路测试机测试效率高，测试成本较低，而且需要设置的参数较少，操作简单方便。而模拟测试机需要设置的参数比较多，操作起来比较复杂，因此测试效率会低，测试成本高。本方案借助数字测试机的测试灵活性和测试效率高的特性，通过将数字电路测试机和外围电路结合的方式，针对特定的待测芯片设计出芯片测试装置，且通过多路并行的方式提高测试的效率。外围电路主要根据芯片模拟部分电路的特点单独设计，从而免除模拟测试机的复杂性和较高的测试成本。

本申请实施例以Type-C(DP)转HDMI芯片为待测芯片，该芯片是用于Type-C口到HDMI的转换，因此，芯片对输入输出的数据格式进行转换，该芯片内部集成了MCU、DisplayPort RX模块、HDMI TX模块、PD控制模块、Pll模块、串行数字通信接口电路、AD转换电路、通用IO电路以及EEROPM存储等模块，为保证芯片各模块工作性能的正常，要对芯片各关键参数的进行测试，内部数字电路模拟电路、EEPROM存储电路、AD转换电路的基准进行校准等测试，重要的是还需要对高速视频接口电路进行测试。

考虑到Type-C(DP)转HDMI芯片的功能是进行视频数据转换，因此数据转换的误码率是重要的评价参数，而芯片内集成有视频输入(DP)接口，和视频输出(HDMI)接口，共四路差分通道，每通道测试速率是1.625G，共计5.4G。测试机很难支持这么高的通讯速率。为此这两类高速差分接口的测试采用HDMI视频输出，通过转接电路接入到视频输入DP接口的方式构成数据转换环路。

芯片内部通过HDMI接口发送特定的编码数据并通过DP接口进行接收解码，解码率的高低或误码率表示芯片的解码能力。如果误码率判定不合格，则判断该芯片为异常芯片。

如图1所示，芯片检测装置的中包含多个模块，且固定在测试板1上，测试板1上设置有芯片检测卡座12，芯片检测卡座12用于放置待测芯片，本申请实施例以Type-C(DP)转HDMI芯片为例，芯片检测卡座12上设置的引脚与Type-C(DP)转HDMI芯片相对应。芯片检测卡座12与芯片的各个引脚连接，包括视频数据输出接口和视频数据输入接口，视频数据输出接口为HDMI接口，视频数据输入接口为DP接口。其中，HDMI接口与视频接口转换电路13的输入接口相连接，DP接口与接口转换电路13的输出接口相连接，构成数据转换环路。

在现有技术中，对高速差分接口的测试通常采用同信号传输检测，分别测试四个差分接口的通信速率，这样的检测效率低下，因为HDMI接口和DP接口的视频数据格式并不相同，HDMI接口对应输出的是TMDS差分信号，而DP接口是LVDS差分信号，两种信号互不兼容。因此本装置中采用环回测试的方式，将HDMI差分接口作为视频数据输出口，DP差分接口作为视频数据输入口。视频数据转换电路13的TMDS接口通过芯片检测卡座12与芯片的HDMI接口相连，LVDS接口和芯片的DP接口相连，视频数据转换电路13可以将数入的TMDS差分信号转换成兼容的LVDS差分信号，并再次输入到芯片的DP接口。而Type-C(DP)转HDMI芯片将DP接口输入的视频数据进行转码，并计算出转换的误码率。通过此方式可以减少测试次数，提高测试效率。

本装置中还包括PD控制电路14，PD控制电路14的协议接口与芯片检测卡座12互相连接。其中，Type-C(DP)转HDMI芯片支持PD3.0的快充协议，PD协议通讯是通过Type-C端口的CC通道实现的，该芯片支持Type-C端口的正反插应用，因此集成有两个CC通道。对CC通道的PD协议测试直接通过与PD控制电路的相互通讯测试来实现，若测试机的检测结果指示PD接口的物理性能及通讯协议测试出现异常，则判断此芯片为异常芯片。

此外，Type-C(DP)转HDMI芯片还支持DP的AUX辅助通道功能，因此芯片还需要进行AUX通道测试。本芯片检测装置还内置有AUX控制电路15，AUX控制电路15与芯片检测卡座12相连接，AUX通道测试直接通过AUX控制电路15与芯片建立AUX通道连接，进行PD接口的物理性能和协议通讯测试。

此外，芯片的数字电路部分在芯片设计时考虑到可测试性，芯片内部都会集成有扫描链(scan chain)，测试机16通过芯片的IO测试端口输入测试向量，并通过检测输出端口的向量就可以侦测出芯片内部数字电路的底层缺陷。如果扫描链测试通不过，则判断该芯片为异常芯片。其中IO端口包括芯片检测卡座12的HDP接口、DDC接口、UART接口和IIC接口。这些IO端口用于向测试机16发送各种传输信号。其中，芯片通过视频数据转换环路计算的误码率，并通过IIC接口发送至测试机16。此外，IIC接口还用于测试机进行控制和交互测试结果数据的读写；测试机通过其他IO管脚直接输入测试波形数据(测试向量或测试pattern)，并通过输出波形数据与预期波形数据进行比较判断待测芯片内部数字电路的正确性。

如图1所示，本芯片测试装置还包括系统电源管理电路17、电压电流检测电路18以及校准电路18。其中，系统电源管理电路17用于向电压电流检测电路18以及校准电路18供电。校准电路18与测试芯片卡座12连接，用于对待测芯片内部模数转换ADC电路进行校准，提供基准电压源。而电压电流检测电路18与芯片测试卡座相连，用于检测芯片的工作电压和工作电流。

为了尽可能的提高芯片检测装置的测试效率，本方案采用4路用于测试芯片的芯片测试卡座、4路芯片电压电流检测电路、4路芯片校准电路、4路视频接口转接电路(TMDSTo LVDS)、4路PD控制电路以及AUX控制电路等。

如图2所示。系统电源管理电路负责为整个装置提供系统电源管理，Type-C转HDMI芯片需要多路1.2V电源和3.3V电源。装置上的系统电源管理电路为待测芯片提供这些供电电源，另外还为测试芯片的外围配套测试电路提供直流电源。测试机的四组测试通道分别与4路芯片检测卡座连接，通过测试机对待测芯片的HPD(热插拔检测)、DDC(显示器数据通道)以及芯片通用异步收发传输器接口(UART)、串行通讯总线接口(IIC)进行通讯测试，以确定HPD、DDC、UART、IIC接口功能正确性。

此外，测试机还可以对各个IO端口进行漏电检测，当测试机检测到IO端口的漏电电流时，确定待测芯片处于异常工作者状态。

由于芯片内部集成有MTP及RAM等类型的存储器，并设计有专门针对这些存储器测试的BIST测试电路，由一个控制器控制着。BIST是用于测试memory电路是否正常。测试机通过各个IO端口发送BIST测试命令启动内部BIST测试，并通过读取BIST测试果判断存储器测试是否通过。

此外，本装置中的电压电流检测电路与4路芯片的芯片测试卡座连接，同时检测4路芯片的工作电压和工作电流；而4路芯片校准电路则可以同时向4路芯片提供校准电源，这是因为芯片内部本身有ADC模块，该ADC模块用于检测VBUS的实时电压，ADC模块需要基准才能确保模数转换的准确性，ADC的基准参考由芯片内部电路实现，但由于晶圆制造工艺的偏差，这个基准也会有偏差，而校准的方法是通过校准电路提供的基准电压源，内部寄存器进行内部基准电压偏差的记录而实现。此外，校准电路还需要向测试机提供基准电源。由于本方案采用的是数字电路测试机，通过电压电流检测电路检测的各个工作电压以及工作流是模拟量，因而需要AD转换模块进行模数转换，发送至数字电路测试机。

图3是申请实施例提的芯片检测方法，用于上述实施例中的芯片检测装置。具体包括如下步骤：

步骤301，芯片检测装置上电。

步骤302，检测各路工作电压是否正常。

检测过程中通过电压电流检测电路测试各路芯片的工作电压，并通过AD模块进行模数转换后，再发送至测试机，当测试机确定工作电压异常时，则进入步骤303，否则进入步骤404。

步骤303，检查电流是否正常。

当电压电流检测电路确认芯片的工作电流正常时，则需要进一步检测测试板(loadboard)是否正常，必须时跟换测试板，然后继续执行步骤302。

当检测到芯片的工作电流出现异常时，则判断芯片异常，并及时通过测试机的声光指示进行提醒，例如检测到第三路芯片出现异常时，对应卡座的指示灯亮起。

步骤304，ADC电路基准校准是否通过？

ADC电路基准校准主要用于补偿芯片本身在生产过程中产生的基准误差，当通过基准电路进行补偿后，通过测试机检测对芯片的补偿结果，当获取的数据超出误差阈值时，则会影响芯片的工作性能。

步骤305，测试数字IO端口扫描链测试是否通过。

当测试机确定数字IO端口扫描链测试通过时进入步骤305，否则确定芯片的扫描链异常，芯片无法正常工作。

步骤306，存储器BIST测试是否通过？

当数字IO端口扫描链测试通过后，测试机继续向芯片发送BIST测试命令，并通过读取BIST结果判断内部存储器的异常，当测试结果正常时，进入步骤307。

步骤307，CC通道和AUX通道的通讯协议测试是否通过？

对CC通道的测试依赖于PD控制电路，若PD控制电路能够通过芯片的TypeC端口进行相互通讯，则说明PD接口的物理性能及通讯协议正常；同理AUX通道依赖于AUX控制电路，当AUX控制电路能够与芯片进行通讯时，则说明AUX接口的物理性能及通讯协议正常。图2中AUX控制电路和PD控制电路是集成电路，也可以是两个独立的控制电路，本实施例对此不作限定。当CC通道和AUX通道测试通过后，继续执行步骤308，否则判断芯片异常。

步骤308，数据转换环路测试是否通过？

数据转换环路测试的目的不仅需要对芯片的通讯速率进行测试，还要对误码率进行测试，环路测试通过测试芯片卡座与接口转换电路构成，实现对四路差分通道进行测试，解决测试机无法进行高速率测试的问题，同时通过IIC端口传输测试误码率，当测试机确定数据转换环路测试通过(4路差分通道正常)，且编解码的误码率在允许范围内，则确定测试芯片正常。

综上所述，本芯片检测装置通过将待测芯片的视频数据输出和视频数据输入接口分别和接口转换电路的输入和输出接口连接，构成数据转换环路，能够以最高通信速率对待测芯片进行测试，并确定芯片编解码能力；且通过PD控制电路以及AUX控制电路可以实现对芯片的CC通道以及AUX通道进行测试；同时，通过四路测试芯片卡座可以实现多路同时检测，不仅可以降低了芯片测试的成本，且提高了芯片的自动化测试效率。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述；需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容；因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种芯片检测装置，其特征在于，所述装置包括芯片检测卡座、视频接口转接电路、快速充电PD控制电路、辅助通道AUX控制电路、电压电流检测电路以及测试机；

待测芯片的视频数据输出和视频数据输入接口分别和所述视频接口转接电路的输入和输出接口连接，构成视频数据转换环路，所述芯片检测卡座用于放置待测芯片，并将探针与所述待测芯片的各接口相连；

所述芯片检测卡座与所述PD控制电路的接口相互连接，所述PD控制电路用于对所述待测芯片进行PD接口的物理性能及通讯协议测试；

所述芯片检测卡座与所述AUX控制电路的接口相互连接，所述AUX控制电路用于对所述待测芯片进行AUX接口的物理性能及通讯协议测试；

所述芯片检测卡座与所述测试机的测试通道相连接，用于对所述待测芯片的内部数字电路进行检测；

所述电压电流检测电路与所述芯片检测卡座和所述测试机连接，用于对所述芯片检测卡座进行供电，所述测试机用于通过对所述电压电流检测电路的检测结果判断所述待测芯片电源系统的正确性。

2.根据权利要求1所述的芯片检测装置，其特征在于，所述待测芯片为Type-C(DP)转HDMI芯片，所述芯片检测装置包括至少四路芯片检测单元，每路芯片检测单元包括所述芯片检测卡座、所述视频接口转接电路、所述PD控制电路以及所述AUX控制电路；所述检测机的四组测试通道分别与至少四路芯片检测单元中所述芯片检测卡座连接。

3.根据权利要求2所述的芯片检测装置，其特征在于，所述视频接口转接电路的视频数据输入接口为过渡调制TMDS接口，用于输入待测芯片的HDMI接口输出的TMDS差分信号；所述视频接口转接电路的视频数据输出接口为数字式视频DP的低电压差分信号LVDS接口，用于输出LVDS差分信号。

4.根据权利要求3所述的芯片检测装置，其特征在于，所述待测芯片的HDMI接口通过所述芯片检测卡座与所述接口转接电路的TMDS接口相连，所述待测芯片的DP接口通过所述芯片检测卡座与所述接口转接电路的LVDS接口相连，构成所述视频数据转换环路；

所述视频数据转换环路用于将所述Type-C(DP)转HDMI芯片的HDMI接口输出的TMDS差分信号转换为可兼容的LVDS差分信号，并通过所述Type-C(DP)转HDMI芯片的DP接口再次输入。

5.根据权利要求4所述的芯片检测装置，其特征在于，所述PD控制电路通过所述芯片检测卡座与所述待测芯片的所述PD接口相互连接；其中，所述PD控制电路通过所述Type-C(DP)转HDMI芯片的Type-C端口的CC通道建立通讯连接，并通过CC通道进行所述PD接口的物理性能和协议通讯测试。

6.根据权利要求1至5任一所述的芯片检测装置，其特征在于，所述AUX控制电路与所述Type-C(DP)转HDMI芯片的AUX接口相连接；其中所述AUX控制电路通过所述Type-C(DP)转HDMI芯片的AUX通道建立通讯连接，并通过AUX通道进行所述AUX接口的物理性能和协议通讯测试。

7.根据权利要求1至6任一所述的芯片检测装置，所述装置还包括系统电源管理单元、校准电路以及电压电流检测电路；所述系统电源管理单元与所述校准电路和所述电压电流检测电路连接，用于向所述芯片检测装置及所述待测芯片供电；

所述校准电路分别与四路所述芯片检测卡座连接，用于对所述待测芯片内部模数转换ADC电路的校准；

所述电压电流检测电路分别与四路所述芯片检测卡座连接，用于对所述待测芯片工作电压以及工作电流进行电压检测和电流检测。

8.根据权利要求7所述的芯片检测装置，其特征在于，所述测试机包括至少四组测试通道，分别与至少四路所述芯片检测卡座连接；

所述测试机通过至少四组测试通道分别对至少四路所述待测芯片产生的HDP信号、DDC信号、UART信号以及IIC信号进行检测。

9.一种芯片检测方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1至8任一所述的芯片检测装置，所述方法包括：

向至少四路芯片检测卡座内放置Type-C(DP)转HDMI芯片；

通过电压电流检测电路对所述Type-C(DP)转HDMI芯片的工作电压以及电流进行检测，并发送至测试机；

通过视频接口转接电路对所述Type-C(DP)转HDMI芯片的HDMI接口输出的视频数据进行信号转换，用于所述Type-C(DP)转HDMI芯片进行DP和HDMI视频接口及功能测试；

通过PD控制电路对所述Type-C(DP)转HDMI芯片进行PD接口的物理性能和通讯协议测试；

通过AUX控制电路对所述Type-C(DP)转HDMI芯片进行AUX接口的物理性能和通讯协议测试；

通过所述测试机接收所述Type-C(DP)转HDMI芯片产生的各种传输信号，并根据所述传输信号判断所述Type-C(DP)转HDMI芯片是否处于正常工作状态。

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