CN114152906A - 一种基于单板规格验证ate设备dc芯片精度的测量方法 - Google Patents

一种基于单板规格验证ate设备dc芯片精度的测量方法 Download PDF

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Abstract

一种基于单板规格验证ATE设备DC芯片精度的测量装置和方法，该装置包括负载板、上位机和电流/电压测量模块，负载板包括多个电阻和测试执行模块；主控板通过网线与上位机传输数据，通过连接器同所述数字板芯片的各通道连接在一起，控制所述数字板芯片的各通道线缆与所述负载板相连，形成每个通道线缆测量选择控制，以及每个通道根据测量规格控制选择形成所需电阻组合值R；上位机依次调用可读取到电流/电压测量模块的值，实现给每一个选通后的通道驱动使能的电压/电流值，电流/电压测量模块检测到电阻组合值R端的电压或电流，并根据数字板芯片的各通道规格要求，计算数字板芯片的各通道驱动和测量精度误差。

Description

一种基于单板规格验证ATE设备DC芯片精度的测量方法
技术领域
本发明涉及半导体自动测试设备(Automatic Test Equipment，简称 ATE)领域，尤其涉及一种基于单板规格验证ATE设备DC芯片精度的测量方法。
背景技术
随着芯片工艺的发展，一片芯片上承载的功能越来越多，测试机需要测试的范围也越来越大，这就对测试机提出了考验，也就是说，测试机的测试覆盖范围越广，能够测试的项目越多，就越受客户青睐。
同时，企业购买测试机就是为了把不符合要求的产品精准地判断出来，于是测试机的测试精度也成了技术核心之一，测试精度的重要指标包括测试电流、电压、电容和时间量等参数的精度。
先进设备一般能够在电流测量上能达到皮安(pA)量级的精度，在电压测量上达到微伏(μV)量级的精度，在电容测量上能达到0.01皮法(pF) 量级的精度，在时间量测量上能达到百皮秒(pS)。
自动化测试设备(Automatic Test Equipment，ATE)中会配置多块板卡，每块板卡上会有很多不同种类芯片提供大量的资源通道(例如，可以以 DC芯片(AD5522)为例加以说明)，每个通道具有驱动电压/电流，测量电压/电流的能力，用于被测芯片(DUT)的供电和管脚输出电压电流的精确测量。DUT的种类不同，所需的电压和电流量程也不同，芯片出厂前制造商通常需要准确测量DUT不同模式下的静态电流、动态电流和漏电流等参数，用于判断芯片是否符合设计要求。
为了保证ATE设备的测试精准度，设备上各类板卡在出厂时需要确保所有资源通道的驱动、测量精度满足规格要求。
传统的精度测试方法：
①、使用下位机命令单点驱动和测量电压电流精度；
②、手动记录万用表读值来计算精度误差；
③、手动切换不同负载来实现不同档位电压和电流精度测试。
传统方法有以下几个缺陷：
①、一次只能测试一个电压或电流值，测试效率低；
②、手动记录测试结果、计算精度误差工作量大，可重复性低，容易出现人为操作失误影响测试结果；
③、无法实时读取线路上的电压/电流值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于单板规格验证ATE设备DC芯片精度的测量方法，其通过提供供电通道驱动精度和测量精度的测试装置和验证方法，通过引入新的精度测量技术，优化了测试组网，以及通过编程实现自动化测试及结果呈现，提高了测试精确度和测试效率。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种基于单板规格验证ATE设备DC芯片精度的测量装置，其包括负载板、上位机和电流/电压测量模块，所述负载板包括多个电阻和将所述多个电阻选通形成电阻组合值R的测试执行模块，所述上位机包括第一接口、处理模块和输出模块；所述ATE设备的主控板通过网线与上位机传输数据，所述主控板通过连接器同所述数字板芯片的各通道连接在一起，所述主控板的控制线缆控制所述数字板芯片的各通道线缆与所述负载板相连，形成每个通道线缆测量选择控制，以及每个通道根据测量规格控制选择形成所需电阻组合值R；
所述电流/电压测量模块，其通过GPIB线连接到上位机的第一接口，所述上位机中的处理模块通过所述第一接口依次调用可读取到所述电流/电压测量模块的值，所述处理模块还实现给每一个选通后的通道驱动使能的电压/ 电流值，所述电流/电压测量模块检测到所述电阻组合值R端的电压或电流，所述数字板芯片中的ADC可采集到个通道的电压/电流，并根据所述数字板芯片的各通道规格要求，计算数字板芯片的各通道驱动和测量精度误差。
进一步地，所述电流/电压测量模块为万用表。
进一步地，所述DC芯片上的PMU模块包括VSIM模式测量和/或ISVM 模式测量。
进一步地，所述测试执行模块包括继电器或导通开关。
为实现上述目的，本发明又一的技术方案如下：
一种用于测试线缆连接线以及精度的测试方法，其上述的基于单板规格验证ATE设备DC芯片精度的测量装置，其包括VSIM模式测试步骤S1和 /或ISVM模式测试步骤S2：
所述VSIM模式测试步骤S1包括：
步骤S11：根据待测数字板芯片规格中定义的DC芯片电压范围，从电压范围下限开始，所述处理模块通过主控板给待测数字板芯片的每一个通道每隔一预定电压驱动一个电压FV值，同时也选择合适的电阻组合值R；
步骤S12：选择所述电流/电压测量模块的电压档，依次读取待测数字板芯片的每一个通道的测量电压值U1，根据欧姆定律，计算出待测数字板芯片的相应通道上的电流值I1；
步骤S13：处理模块调用上位机接口读取相应通道自身测量的电流值I2；
步骤S14：计算驱动精度误差E1＝F1-U1，测量精度误差I1-I2；
步骤S15：根据待测数字板芯片的规格定义的驱动误差和测量误差，判断驱动精度和测量精度是否符合要求；
步骤S16：测试完成后，保存所有的测试结果和日志；
所述ISVM模式测试步骤S2包括：
步骤S21：根据待测数字板芯片规格中定义的DC芯片电流量程，从初始电流开始，处理模块通过主控板给待测数字板芯片的每一个通道量程的 10％驱动一个电流FI，同时也选择合适的电阻组合值R；
步骤S22：选择所述电流/电压测量模块的电压档，依次读取待测数字板芯片的每一个通道的测量电压值U1，根据欧姆定律，计算出待测数字板芯片的相应通道上的电流值I1；
步骤S23：处理模块调用上位机接口读取相应通道自身测量的电流值I2；
步骤S24：计算驱动精度误差E1＝F1-U1，测量精度误差I1-I2；
步骤S25：根据待测数字板芯片的规格定义的驱动误差和测量误差，判断驱动精度和测量精度是否符合要求；
步骤S26：测试完成后，保存所有的测试结果和日志。
从上述技术方案可以看出，本发明供的供电通道驱动精度和测量精度的测试装置和验证方法，其测试依赖负载板，在电路中接入高精度万用表，软件上获取万用表测量值和单板PMU(精准测量单元)芯片获取的通道值做比较，解决了传统精度测试效率低、测试不准确和可重复性差的问题。
附图说明
图1所示是本发明实施例VSIM模式或ISVM模式使用的拓扑结构的原理示意图
图2所示是本发明实施例中的测试方法原理示意图
图3所示为本发明实施例中基于单板规格验证ATE设备DC芯片精度的测量装置的示意图
图4所示为本发明实施例中的负载板线路的电阻组合方式示意图
图5所示为本发明实施例中基于单板规格验证ATE设备DC芯片精度的测量方法的示意图
图6所示为本发明实施例1中基于单板规格验证ATE设备DC芯片精度的测量结果示意图
图7所示为本发明实施例2中基于单板规格验证ATE设备DC芯片精度的测量结果示意图
具体实施方式
下面结合附图1-7，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
直流源芯片(Direct Current Power，DC)上的电源管理单元(power managementunit，PMU)是一种高度集成的、针对便携式应用的电源管理方案，即将传统分立的若干类电源管理器件整合在单个的封装之内，这样可实现更高的电源转换效率和更低功耗，以及更少的组件数以适应缩小的板级空间。
PMU模块支持多种模式测量，本发明专利精度测试就需要多种模式测量，下面以两种规格为例进行说明，例如，分别是VSIM(给电压测电流)/ISVM (给电流测电压)，看看本发明技术方案中的精度测试怎样就需要覆盖这两种模式的。
请参阅图1，图1所示是本发明实施例VSIM模式或ISVM模式使用的拓扑结构的原理示意图。如图1所示，本发明结构简单，硬件成本低，通过高精度电流表配合上位接口实现精度自动化测试。通过这两种模式的测试可以很好的反应通道的驱动电压、电流以及测量电压和电流的精度误差是否满足规格指标。
请参阅图2，图2所示是本发明实施例中的测试方法原理示意图。如图 2所示，本发明通过万用表获取负载板电阻两端的电压或流过电阻的电流与通过上位接口获取的通道电压电流做误差分析。
下面以DC芯片(AD5522芯片)提供的通道为例，分别详述VSIM/ISVM 模式下的具体实现方案如下：
实施例1(VSIM模式)
请参阅图3，图3所示为本发明实施例中基于单板规格验证ATE设备 DC芯片精度的测量装置的示意图。如图3所示，该测量装置的组网图如下：
提供一块负载板和高精度万用表，负载板上的电阻满足两个特征，电阻的阻值均不相等，能尽可能覆盖规格中提供的各个量程，电阻均为高精度低温漂电阻。
主控板通过网线与上位机传输数据，通过连接器同数字板芯片的各通道连接在一起，主控板的控制线缆控制数字板芯片的各通道线缆与负载板相连，形成每个通道线缆测量选择控制，以及每个通道根据测量规格控制选择所需电阻的组合值。
请参阅图4，图4所示为本发明实施例中的负载板线路的电阻组合方式示意图。如图4所示，负载板线路中的电阻可以根据规格和量程的需要，提供不同的电阻值的组合形式，以得到每一次测试所需要的高精度低温漂电阻。
在本发明的实施例中，DC精度的测量装置中的高精度万用表通过GPIB 线连接到上位机，上位机中的处理模块(可以通过上位机嵌入的软件实现)，通过接口依次调用可读取到万用表的值，处理模块还实现给通道驱动使能的电压/电流值，万用表能实际检测到电阻端的电压或电流，数字板芯片中的 ADC可采集到通道的电压/电流，根据规格要求，计算数字板芯片的各通道驱动和测量精度误差。
请结合图3参阅图5，图5所示为本发明实施例中基于单板规格验证ATE 设备DC芯片精度的测量方法的示意图。如图5所示，按照上述图3的组网方式进行测试环境搭建完成和上位机中的测试程序编写完成后，可以进行如下测试步骤：
步骤S11：根据待测数字板芯片规格中定义的DC芯片电压范围(例如， -2V～7V)，从-2V开始，处理模块通过主控板给待测数字板芯片的每一个通道每隔0.5V驱动一个电压FV，同时也选择合适的电阻R；
步骤S12：选择高精度万用表的电压档，依次读取待测数字板芯片的每一个通道的万用表示数U1，根据欧姆定律，计算出待测数字板芯片的相应通道上的电流值I1；
步骤S13：处理模块调用上位机接口读取相应通道自身测量的电流值I2；
步骤S14：计算驱动精度误差E1＝F1-U1，测量精度误差I1-I2；
步骤S15：根据待测数字板芯片的规格定义的驱动误差和测量误差，判断驱动精度和测量精度是否符合要求；
步骤S16：测试完成后，保存所有的测试结果和日志。
请参阅图6，图6所示为本发明实施例1中基于单板规格验证ATE设备DC芯片精度的测量结果(VSIM模式测试结果显示)示意图。
实施例2(ISVM模式)
请参阅图3，图3所示为本发明实施例中基于单板规格验证ATE设备 DC芯片精度的测量装置的示意图。如图3所示，该测量装置的组网图如下：
提供一块负载板和高精度万用表，负载板上的电阻满足两个特征，电阻的阻值均不相等，能尽可能覆盖规格中提供的各个量程，电阻均为高精度低温漂电阻。
主控板通过网线与上位机传输数据，通过连接器同数字板芯片的各通道连接在一起，主控板的控制线缆控制数字板芯片的各通道线缆与负载板相连，形成每个通道线缆测量选择控制，以及每个通道根据测量规格控制选择所需电阻的组合值。
请参阅图4，图4所示为本发明实施例中的负载板线路的电阻组合方式示意图。如图4所示，负载板线路中的电阻可以根据规格和量程的需要，提供不同的电阻值的组合形式，以得到每一次测试所需要的高精度低温漂电阻。
在本发明的实施例中，DC精度的测量装置中的高精度万用表通过GPIB 线连接到上位机，上位机中的处理模块(可以通过上位机嵌入的软件实现)，通过接口依次调用可读取到万用表的值，处理模块还实现给通道驱动不能的电压/电流值，万用表能实际检测到电阻端的电压或电流，数字板芯片中的 ADC可采集到通道的电压/电流，根据规格要求，计算数字板芯片的各通道驱动和测量精度误差。
请结合图3参阅图5，图5所示为本发明实施例中基于单板规格验证ATE 设备DC芯片精度的测量方法的示意图。如图5所示，按照上述图3的组网方式进行测试环境搭建完成和上位机中的测试程序编写完成后，可以进行如下测试步骤：
步骤S21：根据待测数字板芯片规格中定义的DC芯片电流量程，从初始电流开始，处理模块通过主控板给待测数字板芯片的每一个通道量程的 10％驱动一个电流FI，同时也选择合适的电阻R；
步骤S22：选择高精度万用表的电压档，依次读取待测数字板芯片的每一个通道的万用表示数U1，根据欧姆定律，计算出待测数字板芯片的相应通道上的电流值I1；
步骤S23：处理模块调用上位机接口读取相应通道自身测量的电流值I2；
步骤S24：计算驱动精度误差E1＝F1-U1，测量精度误差I1-I2；
步骤S25：根据待测数字板芯片的规格定义的驱动误差和测量误差，判断驱动精度和测量精度是否符合要求；
步骤S26：测试完成后，保存所有的测试结果和日志。
请参阅图7，图7所示为本发明实施例2中基于单板规格验证ATE设备DC芯片精度的测量结果(ISVM模式测试结果显示)示意图。
综上所述，本发明一种基于单板规格验证ATE设备DC芯片精度的测量装置和测量方法，其本发明相比传统测试方法有以下优点：
①、结构简单，硬件成本低；
②、消除人为差错，确保一次性获取正确结果——不再有重复工作；
③、自动化实时了解测试测试；
④、获取简单易用的测试报告；
⑤、将完成任务的时间从几周缩减到1～2天。
以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于单板规格验证ATE设备DC芯片精度的测量装置，其特征在于，包括负载板、上位机和电流/电压测量模块，所述负载板包括多个电阻和将所述多个电阻选通形成电阻组合值R的测试执行模块，所述上位机包括第一接口、处理模块和输出模块；所述ATE设备的主控板通过网线与上位机传输数据，所述主控板通过连接器同所述数字板芯片的各通道连接在一起，所述主控板的控制线缆控制所述数字板芯片的各通道线缆与所述负载板相连，形成每个通道线缆测量选择控制，以及每个通道根据测量规格控制选择形成所需电阻组合值R；
所述电流/电压测量模块，其通过GPIB线连接到上位机的第一接口，所述上位机中的处理模块通过所述第一接口依次调用可读取到所述电流/电压测量模块的值，所述处理模块还实现给每一个选通后的通道驱动使能的电压/电流值，所述电流/电压测量模块检测到所述电阻组合值R端的电压或电流，所述数字板芯片中的ADC可采集到个通道的电压/电流，并根据所述数字板芯片的各通道规格要求，计算数字板芯片的各通道驱动和测量精度误差。
2.根据权利要求1所述的基于单板规格验证ATE设备DC芯片精度的测量装置，其特征在于，所述电流/电压测量模块为万用表。
3.根据权利要求1所述的基于单板规格验证ATE设备DC芯片精度的测量装置，其特征在于，所述DC芯片上的PMU模块包括VSIM模式测量和/或ISVM模式测量。
4.根据权利要求1所述的基于单板规格验证ATE设备DC芯片精度的测量装置，其特征在于，所述测试执行模块包括继电器或导通开关。
5.一种用于测试线缆连接线以及精度的测试方法，其采用权利要求1-4任意一个所述的基于单板规格验证ATE设备DC芯片精度的测量装置，其特征在于，包括VSIM模式测试步骤S1和/或ISVM模式测试步骤S2：
所述VSIM模式测试步骤S1包括：
步骤S11：根据待测数字板芯片规格中定义的DC芯片电压范围，从电压范围下限开始，所述处理模块通过主控板给待测数字板芯片的每一个通道每隔一预定电压驱动一个电压FV值，同时也选择合适的电阻组合值R；
步骤S12：选择所述电流/电压测量模块的电压档，依次读取待测数字板芯片的每一个通道的测量电压值U1，根据欧姆定律，计算出待测数字板芯片的相应通道上的电流值I1；
步骤S13：处理模块调用上位机接口读取相应通道自身测量的电流值I2；
步骤S14：计算驱动精度误差E1＝F1-U1，测量精度误差I1-I2；
步骤S15：根据待测数字板芯片的规格定义的驱动误差和测量误差，判断驱动精度和测量精度是否符合要求；
步骤S16：测试完成后，保存所有的测试结果和日志；
所述ISVM模式测试步骤S2包括：
步骤S21：根据待测数字板芯片规格中定义的DC芯片电流量程，从初始电流开始，处理模块通过主控板给待测数字板芯片的每一个通道量程的10％驱动一个电流FI，同时也选择合适的电阻组合值R；
步骤S22：选择所述电流/电压测量模块的电压档，依次读取待测数字板芯片的每一个通道的测量电压值U1，根据欧姆定律，计算出待测数字板芯片的相应通道上的电流值I1；
步骤S23：处理模块调用上位机接口读取相应通道自身测量的电流值I2；
步骤S24：计算驱动精度误差E1＝F1-U1，测量精度误差I1-I2；
步骤S25：根据待测数字板芯片的规格定义的驱动误差和测量误差，判断驱动精度和测量精度是否符合要求；
步骤S26：测试完成后，保存所有的测试结果和日志。
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