CN115575796A - 数据采集集成电路测试方法、系统、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种数据采集集成电路测试方法、系统、电子设备及存储介质，所述方法包括通过数据采集端口采集待测试集成电路的故障测试信号；将获取的故障测试信号采用多通道滤波器组自带分析法提取故障特征值；将故障特征值与预制故障词典中的预设值进行比对，以使从预设值中查找出与故障特征值相关联的目标预设值；将目标预设值所映射的故障类型调出，并作为故障测试数据的故障类型输出。本申请通过单一测试节点提取故障测试信号，利用多通道滤波器组进行分解提取故障特征值，将其基于与预制故障词典中的预设值进行比对，以获取故障测试信号的故障类型，从而完成待测试集成电路故障诊断工作的自动测试。
Description
技术领域
本发明属于集成电路测试的技术领域，具体地涉及一种数据采集集成电路测试方法、系统、电子设备及存储介质。
背景技术
集成电路测试技术发展水平的高低直接关系到集成电路的各种性能指标，也代表着集成电路产业的发展水平。测试诊断过程是集成电路测试中的一个最为突出的特点。在完成第一个芯片原型，如果芯片的性能指标没能达到预期效果，那么就必须设置一个特别复杂的测试诊断过程来对电路设计或参数的不足进行修改和完善，或者是直接改进产品工艺来达到生产要求。在生产活动前期，仍然要完成大量的工作为了提高芯片的合格率，诸如测试的诊断，参数的修改等工作，直到所设计的芯片的稳定性达到生产要求才能进行量产。
集成电路的发展速度突飞猛进，各种新型集成电路相继问世，随之而来的问题是如何有效的测试这些集成电路的有效性，比如产品研发阶段，需要对这些集成电路做大量测试工作以检测其是否满足设计要求；其次在投入使用以后，一旦产生故障，还必须有相应的一套检测设备能够诊断集成电路的故障问题。但是，鉴于模拟集成电路的电路特性，目前还难以通过现有故障测试流程来完成各种集成电路的故障诊断工作的自动测试。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种数据采集集成电路测试方法、系统、电子设备及存储介质，通过单一测试节点提取故障测试信号，利用多通道滤波器组进行分解提取值包括子带相关系数及相干函数的自相关序列定积分的故障特征值，将其基于与预制故障词典中的预设值进行比对，以获取故障测试信号的故障类型，从而完成待测试集成电路故障诊断工作的自动测试。
第一方面，本申请提供一种数据采集集成电路测试方法，包括：
通过数据采集端口采集待测试集成电路的故障测试信号；
将获取的所述故障测试信号采用多通道滤波器组自带分析法提取故障特征值；
将所述故障特征值与预制故障词典中的预设值进行比对，以使从所述预设值中查找出与所述故障特征值相关联的目标预设值；
将所述目标预设值所映射的故障类型调出，并作为所述故障测试数据的故障类型输出。
较佳地，所述数据采集端口采用单一测试节点方式采集信号。
较佳地，所述将获取的所述故障测试信号采用多通道滤波器组自带分析法提取故障特征值的步骤具体包括：
将获取的所述故障测试信号通过模数转换器转换成数字信号；
将所述数字信号通过频带滤波器分解成不同频率下的各子带信号；
将所述各子带信号在Matlab程序下进行运算获取故障特征值；其中，所述故障特征值包括子带相关系数及相干函数的自相关序列定积分。
较佳地，所述频带滤波器具体为余弦调制滤波器，其通过将一个基带原型滤波器进行频谱搬移获得。
较佳地，所述子带相关系数通过将测试响应经余弦调制滤波器得到不同频域下的信号，再对该信号进行运算而获取。
较佳地，所述预制故障词典是指通过软件仿真记录各典型电路中故障类型下的电路特征，形成的规范故障字典。
第二方面，本申请提供一种数据采集集成电路测试系统，包括：
采集模块，用于通过数据采集端口采集待测试集成电路的故障测试信号；
提取模块，用于将获取的所述故障测试信号采用多通道滤波器组自带分析法提取故障特征值；
查找模块，用于将所述故障特征值与预制故障词典中的预设值进行比对，以使从所述预设值中查找出与所述故障特征值相关联的目标预设值；
输出模块，用于将所述目标预设值所映射的故障类型调出，并作为所述故障测试数据的故障类型输出。
较佳地，所述提取模块包括：
转换单元，用于将获取的所述故障测试信号通过模数转换器转换成数字信号；
分解单元，用于将所述数字信号通过频带滤波器分解成不同频率下的各子带信号；
运算单元，用于将所述各子带信号在Matlab程序下进行运算获取故障特征值；其中，所述故障特征值包括子带相关系数及相干函数的自相关序列定积分。
第三方面，本申请提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面所述的数据采集集成电路测试方法。
第四方面，本申请提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面所述的数据采集集成电路测试方法。
相比于现有技术，本申请提供的一种数据采集集成电路测试方法、系统、电子设备及存储介质，通过采用单一测试节点方式采集信号的数据采集端口采集待测试集成电路的故障测试信号；将该故障测试信号采用多通道滤波器组自带分析法提取包括子带相关系数及相干函数的自相关序列定积分的故障特征值；将该故障特征值与预制故障词典中的预设值进行比对查找出与该故障特征值相关联的目标预设值；将该目标预设值所映射的故障类型调出，并作为故障测试数据的故障类型输出，从而完成待测试集成电路故障诊断工作的自动测试。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的数据采集集成电路测试方法的流程图；
图2为本发明实施例1提供的步骤S102的具体步骤流程图；
图3是本发明实施例2提供的与实施例1方法对应的数据采集集成电路测试系统结构框图；
图4是本发明实施例3提供的电子设备的硬件结构示意图。
附图标记说明：
10-采集模块；
20-提取模块、21-转换单元、22-分解单元、23-运算单元；
30-查找模块；
40-输出模块；
50-总线、51-处理器、52-存储器、53-通信接口。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本公开的各方面。
附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
集成电路的发展速度突飞猛进，各种新型集成电路相继问世，随之而来的问题是如何有效的测试这些集成电路的有效性，比如产品研发阶段，需要对这些集成电路做大量测试工作以检测其是否满足设计要求，其次在投入使用以后，一旦产生故障，还必须有相应的检测设备能够诊断集成电路的故障问题。本申请正是基于此提出的。
实施例1
具体而言，图1所示为本实施例所提供的一种数据采集集成电路测试方法的流程示意图。
如图1所示，本实施例的数据采集集成电路测试方法包括以下步骤：
S101，通过数据采集端口采集待测试集成电路的故障测试信号。
其中，所述数据采集端口采用单一测试节点方式采集信号。
具体地，测试节点的选择可以分为多种类型，最基本的分类方法是采用单侧点或者多测点。单侧点测试方法就是选择模拟集成电路的单一节点作为数据采集的端口，数据经数据采集模块以后，送往计算机，通过软件分析处理，最终得到特征值，分析特征值，从而达成故障诊断的目的。多测点测试方法要求在模拟集成电路中同时选取不同的几个测试节点用来采集故障信息。具体实践中，虽然采取多测点电路能够在测量精度等方面有一定的优势，但其缺点也同样也不可忽视。首先，由于模拟集成电路本身特性，测试过程中多个测点可能会产生相互干扰，造成采集信息的干扰失真；其次，多测点的采用就意味着测量成本的增加；最后，多测点的采用往往会造成测试数据的增加，而测试数据的增加就意味着数据处理难度的加大。考虑到本申请的测试系统的特点，本实施例选用的基于单侧点测试方法的测试系统。
S102，将获取的所述故障测试信号采用多通道滤波器组自带分析法提取故障特征值。
其中，故障特征值的好坏直接关系到故障诊断的可靠性，能准确表征电路的故障类型，且不失普遍性。故障特征可以从时域和频域两种类型进行选择，例如在时域下可以选择均值、能量以及均方差等参数，频域下可以选择功率谱密度、相干函数等参数作为故障特征值。选择合适的故障参数值可以很好地反映故障电路的特性，提高故障诊断的有效性和可靠性。
具体地，选取故障电路的单一节点作为故障采集点，利用数据采集单元提取故障信息，经USB接口传送至计算机，计算机利用可编辑软件对采集到的故障数据进行分析处理得到的特征值。本实施例的故障特征的提取，经可编辑软件对测试数据进行分析处理得到的，在整个测试系统中起着至关重要的作用。
进一步地，如图2所示，步骤S102的具体步骤包括：
S1021，将获取的所述故障测试信号通过模数转换器转换成数字信号。
具体地，由于实验采集到的测试数据是基于模拟电路的，为便于测试数据的处理与分析，必须先将其经过模数转换器，将模拟信号转换成数字信号。
S1022，将所述数字信号通过频带滤波器分解成不同频率下的各子带信号。
其中，所述频带滤波器具体为余弦调制滤波器，其通过将一个基带原型滤波器进行频谱搬移获得。
具体地，将故障测试信号通过频带滤波器分解成不同频率下的信号，一方面这些经过频率分解的信号要尽量避免频率重合带来的于扰失真，这就对滤波器的设计提出了更高的要求，另一方面山于故障测试信号在不同频率范围的功率谱密度不均匀，结果也会导致分解后各个频段的信号能量产生差异。通过信号调制的方法把一个基带原型滤波器进行频谱搬移，设计出不同频率下的余弦调制滤波器，易于实现且性能良好。为了避免由于相邻滤波器的频带重叠而带来的干扰，每个滤波器的频带范围应相对有一定的间隔范围，这样余弦调制滤波器才能满足实验设计要求。
S1023，将所述各子带信号在Matlab程序下进行运算获取故障特征值；其中，所述故障特征值包括子带相关系数及相干函数的自相关序列定积分。
其中，由于模拟集成电路的电路特性，每一个极小的元件产生故障都可能会对集成电路的性能造成难以估量的后果；再加上模拟集成电路本身特性易受外界因素干扰，比如温度、电磁干扰等，使得故障特征也参差不齐、千变万化。相同的电路故障可能是由不同的故障类型造成的，这就给故障的诊断带来麻烦，特别是当根据单一故障特征参数来诊断电路故障时，就可能造成误判，本申请的测试电路选用两种故障特征量，通过同时分析两种参数来诊断电路，以解决上述可能遇到的问题。
具体地，互相关系数取值在零到一之间，越靠近一，说明两者的相关程度越高；反之，越靠近零，说明两者的相关程度越低。零和一是两个极限，即互相关系数为零时，说明两者没有任何关联，为一时则表明两者关联程度已经近似达到相等的程度。利用此原理，常利用相关系数来显示电路在故障和无故障两种情况下响应的不同程度。不过由于外界环境及各种因素的干扰，在取两种信号的互相关系数的同时，避免不了的会引入噪声的干扰，使得互相关系数的取值难以到达零和一；因为为了保证实验的准确性与可靠性，所以选用子带相关系数。子带相关系数是指无故障响应和故障驹应两者的互相关系数，常利用其来作为诊断电路的一种参考依据；子带相关系数大致获取步骤为：先将测试晌应(包括无故障和故障条件下的)通过设计的余弦调制滤波器，得到不同频域下的信号以后，再对其进行相关运算从而可以得到子带相关系数。
进一步地，基于上面分析在测试过程中为了使实验结果更加准确，往往会选取不同参数类型的特征量。本实施例除选用子带相关系数外，还选取相干函数的自相关序列积分值作为特征量来对故障响应进行分析；相干函数的自相关序列积分值是一种频域下基于信号功率谱分布的故障输出与正常输出的参量。具体实际中为测出不同故障的积分区间，需算出故障输出序列和正常输出序列的相干函数自相关序列定积分值。
S103，将所述故障特征值与预制故障词典中的预设值进行比对，以使从所述预设值中查找出与所述故障特征值相关联的目标预设值。
其中，所述预制故障词典是指通过软件仿真记录各典型电路中故障类型下的电路特征，形成的规范故障字典。
具体地，故障字典法就是把故障电路的性能特征与故障字典中的特征相对比，如果故障字典中的一种故障特征和测试电路的故障特征相吻合，那么基本上就能确定测试电路发生的故障和故障字典中对应的故障属于同一类情况。
S104，将所述目标预设值所映射的故障类型调出，并作为所述故障测试数据的故障类型输出。
综上所述，通过采用单一测试节点方式采集信号的数据采集端口采集待测试集成电路的故障测试信号；将该故障测试信号采用多通道滤波器组自带分析法提取包括子带相关系数及相干函数的自相关序列定积分的故障特征值；将该故障特征值与预制故障词典中的预设值进行比对查找出与该故障特征值相关联的目标预设值；将该目标预设值所映射的故障类型调出，并作为故障测试数据的故障类型输出，从而完成待测试集成电路故障诊断工作的自动测试。本申请通过故障字典法和多通道滤波器组自带分析相结合的分析方法；具体通过测试节点提取测试信号，经过多通道滤波器组的自带分析方法提取特征值，依靠测试仿真形成的故障辞典，对比得到电路的故障类型，达到模拟集成电路故障诊断的目的。
实施例2
本实施例提供了与实施例1所述方法相对应的系统的结构框图。图3是根据本申请实施例的数据采集集成电路系统的结构框图，如图3所示，该系统包括：
采集模块10，用于通过数据采集端口采集待测试集成电路的故障测试信号；
具体地，所述数据采集端口采用单一测试节点方式采集信号。
提取模块20，用于将获取的所述故障测试信号采用多通道滤波器组自带分析法提取故障特征值。
查找模块30，用于将所述故障特征值与预制故障词典中的预设值进行比对，以使从所述预设值中查找出与所述故障特征值相关联的目标预设值；
具体地，所述预制故障词典是指通过软件仿真记录各典型电路中故障类型下的电路特征，形成的规范故障字典。
输出模块40，用于将所述目标预设值所映射的故障类型调出，并作为所述故障测试数据的故障类型输出。
较佳地，所述提取模块20包括：
转换单元21，用于将获取的所述故障测试信号通过模数转换器转换成数字信号。
分解单元22，用于将所述数字信号通过频带滤波器分解成不同频率下的各子带信号；
具体地，所述频带滤波器具体为余弦调制滤波器，其通过将一个基带原型滤波器进行频谱搬移获得。
运算单元23，用于将所述各子带信号在Matlab程序下进行运算获取故障特征值；其中，所述故障特征值包括子带相关系数及相干函数的自相关序列定积分；
具体地，所述子带相关系数通过将测试响应经余弦调制滤波器得到不同频域下的信号，再对该信号进行运算而获取。
需要说明的是，上述各个模块可以是功能模块也可以是程序模块，既可以通过软件来实现，也可以通过硬件来实现。对于通过硬件来实现的模块而言，上述各个模块可以位于同一处理器中；或者上述各个模块还可以按照任意组合的形式分别位于不同的处理器中。
实施例3
结合图1所描述的数据采集集成电路测试方法可以由电子设备来实现。图4为根据本实施例的电子设备的硬件结构示意图。
电子设备可以包括处理器51以及存储有计算机程序指令的存储器52。
具体地，上述处理器51可以包括中央处理器(CPU)，或者特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称为ASIC)，或者可以被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
其中，存储器52可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器52可包括硬盘驱动器(Hard Disk Drive，简称为HDD)、软盘驱动器、固态驱动器(SolidState Drive，简称为SSD)、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(Universal SerialBus，简称为USB)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器52可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下，存储器52可在数据处理装置的内部或外部。在特定实施例中，存储器52是非易失性(Non-Volatile)存储器。在特定实施例中，存储器52包括只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)和随机存取存储器(RandomAccess Memory，简称为RAM)。在合适的情况下，该ROM可以是掩模编程的ROM、可编程ROM(Programmable Read-Only Memory，简称为PROM)、可擦除PROM(Erasable ProgrammableRead-Only Memory，简称为EPROM)、电可擦除PROM(Electrically Erasable ProgrammableRead-Only Memory，简称为EEPROM)、电可改写ROM(Electrically Alterable Read-OnlyMemory，简称为EAROM)或闪存(FLASH)或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，该RAM可以是静态随机存取存储器(Static Random-Access Memory，简称为SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，简称为DRAM)，其中，DRAM可以是快速页模式动态随机存取存储器(Fast Page Mode Dynamic Random Access Memory，简称为FPMDRAM)、扩展数据输出动态随机存取存储器(Extended Date Out Dynamic RandomAccess Memory，简称为EDODRAM)、同步动态随机存取内存(Synchronous Dynamic Random-Access Memory，简称SDRAM)等。
存储器52可以用来存储或者缓存需要处理和/或通信使用的各种数据文件，以及处理器51所执行的可能的计算机程序指令。
处理器51通过读取并执行存储器52中存储的计算机程序指令，以实现上述实施例1的数据采集集成电路测试方法。
在其中一些实施例中，电子设备还可包括通信接口53和总线50。其中，如图4所示，处理器51、存储器52、通信接口53通过总线50连接并完成相互间的通信。
通信接口53用于实现本申请实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。通信接口53还可以实现与其他部件例如：外接设备、图像/数据采集设备、数据库、外部存储以及图像/数据处理工作站等之间进行数据通信。
总线50包括硬件、软件或两者，将设备的部件彼此耦接在一起。总线50包括但不限于以下至少之一：数据总线(Data Bus)、地址总线(Address Bus)、控制总线(ControlBus)、扩展总线(Expansion Bus)、局部总线(Local Bus)。举例来说而非限制，总线50可包括图形加速接口(Accelerated Graphics Port，简称为AGP)或其他图形总线、增强工业标准架构(Extended Industry Standard Architecture，简称为EISA)总线、前端总线(FrontSide Bus，简称为FSB)、超传输(Hyper Transport，简称为HT)互连、工业标准架构(Industry Standard Architecture，简称为ISA)总线、无线带宽(InfiniBand)互连、低引脚数(Low Pin Count，简称为LPC)总线、存储器总线、微信道架构(Micro ChannelArchitecture，简称为MCA)总线、外围组件互连(Peripheral Component Interconnect，简称为PCI)总线、PCI-Express(PCI-X)总线、串行高级技术附件(Serial AdvancedTechnology Attachment，简称为SATA)总线、视频电子标准协会局部(Video ElectronicsStandards Association Local Bus，简称为VLB)总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，总线50可包括一个或多个总线。尽管本申请实施例描述和示出了特定的总线，但本申请考虑任何合适的总线或互连。
该电子设备可以基于获取到数据采集集成电路测试系统，执行本申请实施例1的数据采集集成电路测试方法。
另外，结合上述实施例1中的数据采集集成电路测试方法，本申请实施例可提供一种存储介质来实现。该存储介质上存储有计算机程序指令；该计算机程序指令被处理器执行时实现上述实施例1的数据采集集成电路测试方法。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种数据采集集成电路测试方法，其特征在于，包括：
通过数据采集端口采集待测试集成电路的故障测试信号；
将获取的所述故障测试信号采用多通道滤波器组自带分析法提取故障特征值；
将所述故障特征值与预制故障词典中的预设值进行比对，以使从所述预设值中查找出与所述故障特征值相关联的目标预设值；
将所述目标预设值所映射的故障类型调出，并作为所述故障测试数据的故障类型输出。
2.根据权利要求1所述的数据采集集成电路测试，其特征在于，所述数据采集端口采用单一测试节点方式采集信号。
3.根据权利要求1所述的数据采集集成电路测试，其特征在于，所述将获取的所述故障测试信号采用多通道滤波器组自带分析法提取故障特征值的步骤具体包括：
将获取的所述故障测试信号通过模数转换器转换成数字信号；
将所述数字信号通过频带滤波器分解成不同频率下的各子带信号；
将所述各子带信号在Matlab程序下进行运算获取故障特征值；其中，所述故障特征值包括子带相关系数及相干函数的自相关序列定积分。
4.根据权利要求3所述的数据采集集成电路测试，其特征在于，所述频带滤波器具体为余弦调制滤波器，其通过将一个基带原型滤波器进行频谱搬移获得。
5.根据权利要求4所述的数据采集集成电路测试，其特征在于，所述子带相关系数通过将测试响应经余弦调制滤波器得到不同频域下的信号，再对该信号进行运算而获取。
6.根据权利要求1所述的数据采集集成电路测试，其特征在于，所述预制故障词典是指通过软件仿真记录各典型电路中故障类型下的电路特征，形成的规范故障字典。
7.一种数据采集集成电路测试系统，其特征在于，包括：
采集模块，用于通过数据采集端口采集待测试集成电路的故障测试信号；
提取模块，用于将获取的所述故障测试信号采用多通道滤波器组自带分析法提取故障特征值；
查找模块，用于将所述故障特征值与预制故障词典中的预设值进行比对，以使从所述预设值中查找出与所述故障特征值相关联的目标预设值；
输出模块，用于将所述目标预设值所映射的故障类型调出，并作为所述故障测试数据的故障类型输出。
8.根据权利要求7所述的数据采集集成电路测试系统，其特征在于，所述提取模块包括：
转换单元，用于将获取的所述故障测试信号通过模数转换器转换成数字信号；
分解单元，用于将所述数字信号通过频带滤波器分解成不同频率下的各子带信号；
运算单元，用于将所述各子带信号在Matlab程序下进行运算获取故障特征值；其中，所述故障特征值包括子带相关系数及相干函数的自相关序列定积分。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6中任一项所述的数据采集集成电路测试方法。
10.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的数据采集集成电路测试方法。
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