CN116008775A - 一种存储芯片电流检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于芯片测试技术领域，提供了一种存储芯片电流检测装置和方法，该装置包括：板对板连接器，其与存储芯片的产品测试板电性连接，对存储芯片的电流进行采集，并将采集到的电流进行输出；电流放大模块，其与板对板连接器电性连接，对板对板连接器所输出的电流进行放大后得到放大信号，并将放大信号进行输出；处理器，其与电流放大模块电性连接，对放大信号进行采样，并基于放大信号计算出存储芯片的电流值，无须借助外部的精密万用表也能够实现对存储芯片的电流检测，并且通过板对板连接器与存储芯片的产品测试板电性连接来实现对电流的检测，能够实现产品测试板与电流检测板块的通信，从而适应不同产品的测试，提高兼容性。

Description

一种存储芯片电流检测装置和方法

技术领域

本发明属于芯片测试技术领域，尤其涉及一种存储芯片电流检测装置和方法。

背景技术

在半导体领域，存储芯片的制造是一项非常精细的任务，制造过程中出现任何的偏差都有可能导致最终制造出的存储芯片不合格，所以为了保证送达至用户手中的存储芯片是合格的，通常需要对刚制造出的存储芯片进行测试，未能通过测试的存储芯片将被筛除，从而保证最终的存储芯片的质量。

存储芯片的测试通常分为性能测试和功耗测试，功耗测试则是根据存储芯片在压力测试中所消耗的功率大小来判断存储芯片是否合格。在功耗测试中，通常是通过电流测试板来引出存储芯片的电源引脚，然后连接至精准万用表(具体地，可以在电流测试板中预留两个或者多个电源通道，通过飞线使存储芯片的电源引脚串联接到外部的精准万用表)，通过精准万用表测量出电流值，从而判断出存储芯片所消耗的功率。

然而，现有的功耗测试方案往往不能很好地兼容存储芯片的开卡、测试等工序问题，导致性能测试和功耗测试往往需要分开作业，加大了测试工序的复杂度，同时整个存储芯片的测试周期也被拉长，并且在大批量的板对板、线对板的插拔过程中，无意间增加了存在的隐患、耗费大量人力、时间，效率不高。而且，现有的电流测试板只能对特定的测试环境使用，如需对其他产品进行测试，则需要重新对电流测试板进行改板，不利于向下兼容其他产品的测试。同时，在需要进行大批量的电流测试时，需要使用大量的精密万用表，而精密万用表的成本较高，这将导致测试成本的大大提高。

发明内容

本发明提供一种存储芯片电流检测装置和方法，旨在解决现有的存储芯片的功耗测试需要借助外部精密万用表且兼容性差的问题。

本发明是这样实现的，一种存储芯片电流检测装置，其特征在于，所述装置包括：

板对板连接器，所述板对板连接器与存储芯片的产品测试板电性连接，对所述存储芯片的电流进行采集，并将采集到的电流进行输出；

电流放大模块，电流放大模块与所述板对板连接器电性连接，对所述板对板连接器所输出的电流进行放大后得到放大信号，并将所述放大信号进行输出；

处理器，处理器与所述电流放大模块电性连接，对所述放大信号进行采样，并基于所述放大信号计算出所述存储芯片的电流值。

更进一步地，所述电流放大模块包括：采样电阻模块和电流感应放大器；

所述采样电阻模块与所述板对板连接器电性连接，所述板对板连接器所输出的电流将流过所述采样电阻模块；

所述电流感应放大与所述采样电阻模块电性连接，对流过所述采样电阻模块的电流进行放大后得到放大信号，并将放大信号进行输出。

更进一步地，所述电流感应放大器与所述采样电阻模块以并联的形式电性连接。

更进一步地，所述电流放大模块还包括：第一开关、第二开关和第三开关；所述采样电阻模块包括第一电阻和第二电阻；

所述第一开关的第一端、所述第一电阻的第一端、所述第三开关的第一端与所述板对板连接器的电流输出正端连接，所述第一开关的第二端、所述第二开关的第一端与所述电流感应放大器的第一端连接，所述第一电阻的第二端、所述第三开关的第二端、所述第二开关的第二端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端、所述电流感应放大器的第二端与所述板对板连接器的电流输出负端连接。

更进一步地，所述放大信号为电压信号。

更进一步地，所述处理器被配置为执行以下步骤：

向所述电流放大模块发送第一控制信号，以使所述电流放大模块进入第一工作模式；

在所述电流放大模块进入第一工作模式时，对所述放大信号进行采样，得到第一采样值；

判断所述第一采样值是否满足预设的精度条件；

当判断出所述第一采样值满足所述精度条件时，基于所述第一采样值计算出所述存储芯片的电流值；

当判断出所述第一采样值未满足所述精度条件时，向所述电流放大模块发送第二控制信号，以使所述电流放大模块进入第二工作模式；

在所述电流放大模块进入第二工作模式时，对所述放大信号进行采样，得到第二采样值；

基于所述第二采样值计算出所述存储芯片的电流值。

更进一步地，所述向所述电流放大模块发送第一控制信号，以使所述电流放大模块进入第一工作模式，包括：

向所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关发送第一开关控制信号，以使所述第一开关断开，所述第二开关和所述第三开关闭合；

所述向所述电流放大模块发送第二控制信号，以使所述电流放大模块进入第二工作模式，包括：

向所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关发送第二开关控制信号，以使所述第一开关闭合，所述第二开关和所述第三开关断开。

更进一步地，所述基于所述第一采样值计算出所述存储芯片的电流值，包括：

通过以下公式计算所述存储芯片的电流值：

其中，I为所述存储芯片的电流值，V₁为所述第一采样值，a为所述电流感应放大器的增益，R₂为所述第二电阻的阻值；

所述基于所述第二采样值计算出所述存储芯片的电流值，包括：

通过以下公式计算所述存储芯片的电流值：

其中，I为所述存储芯片的电流值，V₂为所述第二采样值，a为所述电流感应放大器的增益，R₁为所述第一电阻的阻值，R₂为所述第二电阻的阻值。

更进一步地，所述判断所述第一采样值是否满足预设的精度条件，包括：

判断所述第一采样值是否小于预设的精度阈值；

当判断出所述第一采样值未小于所述精度阈值时，确定所述第一采样值满足预设的精度条件；

当判断出所述第一采样值小于所述精度阈值时，确定所述第一采样值不满足预设的精度条件。

本发明还提供了一种存储芯片电流检测方法，其特征在于，所述方法包括：

向电流放大模块发送第一控制信号，以使所述电流放大模块进入第一工作模式；

在所述电流放大模块进入第一工作模式时，对放大信号进行采样，得到第一采样值；

判断所述第一采样值是否满足预设的精度条件；

当判断出所述第一采样值满足所述精度条件时，基于所述第一采样值计算出存储芯片的电流值；

当判断出所述第一采样值未满足所述精度条件时，向所述电流放大模块发送第二控制信号，以使所述电流放大模块进入第二工作模式；

在所述电流放大模块进入第二工作模式时，对所述放大信号进行采样，得到第二采样值；

基于所述第二采样值计算出所述存储芯片的电流值。

本发明通过板对板连接器与存储芯片的产品测试板电性连接，对存储芯片的电流进行采集，并将采集到的电流进行输出，然后通过与板对板连接器电性连接的电流放大模块对电流进行放大得到放大信号，最后由与电流放大模块电性连接的处理器对放大信号进行采样，并基于放大信号计算出存储芯片的电流值，从而无须借助外部的精密万用表也能够实现对存储芯片的电流检测，并且通过板对板连接器与存储芯片的产品测试板电性连接来实现对电流的检测，能够实现产品测试板与电流检测板块的通信，从而适应不同产品的测试，提高兼容性。

附图说明

图1是本发明提供的一种存储芯片电流检测装置的结构示意图；

图2是本发明提供的一种存储芯片电流检测装置中的电流放大模块的电路结构图；

图3是本发明提供的存储芯片电流检测装置中MCU的程序流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

如图1所示，本发明提供的一种存储芯片电流检测装置包括：板对板连接器，该板对板连接器与存储芯片的产品测试板电性连接，对存储芯片的电流进行采集，并将采集到的电流进行输出；电流放大模块，该电流放大模块与板对板连接器电性连接，对板对板连接器所输出的电流进行放大后得到放大信号，并将放大信号进行输出；处理器，该处理器与电流放大模块电性连接，对放大信号进行采样，并基于放大信号计算出存储芯片的电流值。其中，板对板连接器将从存储芯片电源引脚采集到的电流输送至采样电阻模块，电流经过采样电阻模块会形成压差，然后与采样电阻模块并联的电流感应放大器将会获取压差并进行放大得到放大信号，最后放大信号经过ADC(Analog-to-digital converter，模拟数字转换器)被MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)采样，MCU即可以按照预设的算法根据放大信号计算出存储芯片的电流值。

如图2所示，图2示出了本发明提供的一种存储芯片电流检测装置中的电流放大模块的电路结构图。具体地，电流放大模块可以包括：采样电阻模块和电流感应放大器；采样电阻模块与板对板连接器电性连接，板对板连接器所输出的电流将流过采样电阻模块；电流感应放大器与采样电阻模块电性连接，对流过采样电阻模块的电流进行放大后得到放大信号，并将放大信号进行输出。

电流放大模块还可以包括：第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3；采样电阻模块可以包括第一电阻R1和第二电阻R2；第一开关S1的第一端、第一电阻R1的第一端、第三开关S3的第一端与板对板连接器的电流输出正端连接，第一开关S1的第二端、第二开关S2的第一端与电流感应放大器的第一端连接，第一电阻R1的第二端、第三开关S3的第二端、第二开关S2的第二端与第二电阻R2的第一端连接，第二电阻R2的第二端、电流感应放大器的第二端与板对板连接器的电流输出负端连接。通过对第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3的通断控制，能够对电流感应放大器两端的压差进行控制，从而适应板对板连接器输出的不同电流。如，当第一开关S1闭合，第二开关S2、第三开关S3断开时，电流感应放大器两端的压差，当第二开关S2、第三开关S3闭合，第一开关S1断开时，电流感应放大器两端的压差U＝I*R2。其中，电流感应放大器是一种差分放大器，可提供与流经其输入端负载中的电流成比例的模拟输出电压。其中，板对板连接器可以针对存储芯片的各种形态进行针对性设计，从而适应不同产品的形态，适应不同产品的测试，提高兼容性。存储芯片的各种形态包括但不限于NAND、NOR、DRAM等的BGA、TSOP、QFN等形态。如，某一存储芯片采用BGA封装、另一存储芯片采用QFN封装，由于BGA封装和QFN封装的焊盘的排列方式并不相同，所以板对板连接器可以针对不同封装形式的焊盘的排列方式进行调整，从而能够适应不同封装形式的存储芯片，提高兼容性。另外，通过板对板连接器可以实现对不同产品的电流检测，并且通过对电路的重新设计，可实现多通道的检测，从而能够很好地满足大批量的电流测试的需求。

如图3所示，图3是示出了本发明提供的存储芯片电流检测装置中MCU的程序流程图。具体地，MCU中运行的程序可以包括以下步骤：

301、向所述电流放大模块发送第一控制信号，以使所述电流放大模块进入第一工作模式。

在上述步骤301中，在检测装置上电并且MCU完成初始化后，即可以向所述第一开关S1、所述第二开关S2和所述第三开关S3发送第一开关S1控制信号，以使所述第一开关S1断开，所述第二开关S2和所述第三开关S3闭合。此时，第一电阻R1被短路，板对板连接器输出的电流将经过第三开关S3流至并联的电流感应放大器和第二电阻R2，电流放大模块即处于第一工作模式。

302、在所述电流放大模块进入第一工作模式时，对所述放大信号进行采样，得到第一采样值。

在上述步骤302中，可以通过与MCU连接的ADC来对放大信号进行采样。电流经过第二电阻R2后将会转换成压差，压差再经过电流感应放大器的放大后即可以被ADC采样。

303、判断所述第一采样值是否满足预设的精度条件。

在上述步骤303中，存储芯片通常会存在两种状态:工作状态和休眠状态，当存储芯片处于工作状态时，其电流通常为毫安(mA)级别，当存储芯片处于休眠状态时，其电流通常为微安(uA)级别。所以，在进行存储芯片的电流检测时，往往需要根据存储芯片当前所处的状态选择合适的测量精度对存储芯片的电流进行测量才能保证测量结果的准确性。如，当存储芯片处于休眠状态，电流为微安(uA)级别时，若使用毫安(mA)级别的精度对电流进行检测，则可能会产生比较大的误差，使得检测结果不准确；当存储芯片处于工作状态，电流为毫安(mA)级别时，若使用微安(uA)级别的精度对电流进行检测，则可能电流则可能超出检测的量程，也会使得检测结果不准确。在实际检测的过程中，通常难以确定存储芯片当前所处的状态，所以可以先使用小精度进行测量(当电流放大模块处于第一工作模式时，采样电阻仅为第二电阻R2，即电流放大模块对电流的放大倍数较小，也即测量的精度较小)，当在小精度的测量下得到的第一采样值过小(如，当前的测量精度是毫安级别的，第一采样值仅为1毫安)时，即表示当前的测量精度不够，则可以继续切换为更高精度的测量，测量出更高精度的第二采样值，从而保证最终测量结果的准确性。另外，先使用小精度测量后再使用大精度测量，能够避免在使用大精度时，测量的电流过大而导致装置损坏的情况发生，使得测量的过程更加安全。可选地，判断第一采样值是否满足预设的精度条件，可以通过判断第一采样值是否小于预设的精度阈值来实现。如，在当前的测量精度是毫安级别时，判断第一采样值是否小于1毫安。

304、当判断出所述第一采样值满足所述精度条件时，基于所述第一采样值计算出所述存储芯片的电流值。

在上述步骤304中，可以通过以下公式计算所述存储芯片的电流值：

其中，I为所述存储芯片的电流值，V₁为所述第一采样值，a为所述电流感应放大器的增益，R₂为所述第二电阻R2的阻值。在第一工作模式下，第一电阻R1被短路，板对板连接器输出的电流将经过第三开关S3流至并联的电流感应放大器和第二电阻R2，所以存储芯片的电流值和第一采样值应当符合上述的数学关系。

305、当判断出所述第一采样值未满足所述精度条件时，向所述电流放大模块发送第二控制信号，以使所述电流放大模块进入第二工作模式。

在上述步骤305中，可以向所述第一开关S1、所述第二开关S2和所述第三开关S3发送第二开关S2控制信号，以使所述第一开关S1闭合，所述第二开关S2和所述第三开关S3断开。此时，板对板连接器输出的电流将依次经过串联的第一电阻R1和第二电阻R2，而电流感应放大器将并联至串联的第一电阻R1和第二电阻R2的两端，电流放大模块即处于第二工作模式。

306、在所述电流放大模块进入第二工作模式时，对所述放大信号进行采样，得到第二采样值。

在上述步骤306中，可以通过与MCU连接的ADC来对放大信号进行采样。电流经过第一电阻R1和第二电阻R2后将会转换成压差，压差再经过电流感应放大器的放大后即可以被ADC采样。

307、基于所述第二采样值计算出所述存储芯片的电流值。

在上述步骤307中，可以通过以下公式计算所述存储芯片的电流值：

其中，I为所述存储芯片的电流值，V₂为所述第二采样值，a为所述电流感应放大器的增益，R₁为所述第一电阻R1的阻值，R₂为所述第二电阻R2的阻值。在第二工作模式下，板对板连接器输出的电流将依次经过串联的第一电阻R1和第二电阻R2，而电流感应放大器将并联至串联的第一电阻R1和第二电阻R2的两端，所以存储芯片的电流值和第二采样值应当符合上述的数学关系。

需要说明的是，ADC的采样精度通常是固定的，如，对于12位的ADC而言，其分辨率已经固定为2^12＝4096，假设参考电压为1.2V，则其采样精度为1.2/4096V＝0.00029V＝0.3mV。由于存储芯片存在工作状态和休眠状态，且两种状态下的电流的级别相差较大，一个为毫安级别，一个为微安级别，所以这种单一固定的采样精度显然不能很好地满足存储芯片的电流检测需求。本发明实施例中，通过预先设置好电流放大模块中的电路，并对电流放大模块中的开关的控制，实现对电流放大模块中的采样电阻的阻值的控制，从而实现对电流放大模块对电流的放大效果的控制，从而实现在ADC的采样精度是单一固定的情况下，也能实现不同精度的电流检测，从而能够更好地满足存储芯片的电流检测需求。

假设，R1＝10Ω，R2＝30mΩ，电流为mA级别，通过开关控制实现不同精度的测量，理论电流的计算结果可以如下表所示：

需要说明的是，先使用小精度进行测量再使用大精度进行测量，可以是本发明中的一种较佳的实施例，在一些情况中，也可以先使用大精度进行测量再使用小精度进行测量，此时，判断采样值是否满足精度条件，则可以是判断采样值是否超过大精度下的最大量程，如，判断采样值是否大于等于大精度下的量程中的最大值。

本发明通过板对板连接器与存储芯片的产品测试板电性连接，对存储芯片的电流进行采集，并将采集到的电流进行输出，然后通过与板对板连接器电性连接的电流放大模块对电流进行放大得到放大信号，最后由与电流放大模块电性连接的处理器对放大信号进行采样，并基于放大信号计算出存储芯片的电流值，从而无须借助外部的精密万用表也能够实现对存储芯片的电流检测，并且通过板对板连接器与存储芯片的产品测试板电性连接来实现对电流的检测，能够实现产品测试板与电流检测板块的通信，从而适应不同产品的测试，提高兼容性。

以上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)

1.一种存储芯片电流检测装置，其特征在于，所述装置包括：

板对板连接器，所述板对板连接器与存储芯片的产品测试板电性连接，对所述存储芯片的电流进行采集，并将采集到的电流进行输出；

电流放大模块，所述电流放大模块与所述板对板连接器电性连接，对所述板对板连接器所输出的电流进行放大后得到放大信号，并将所述放大信号进行输出；

处理器，所述处理器与所述电流放大模块电性连接，对所述放大信号进行采样，并基于所述放大信号计算出所述存储芯片的电流值。

2.如权利要求1所述的存储芯片电流检测装置，其特征在于，所述电流放大模块包括：采样电阻模块和电流感应放大器；

所述采样电阻模块与所述板对板连接器电性连接，所述板对板连接器所输出的电流将流过所述采样电阻模块；

所述电流感应放大器与所述采样电阻模块电性连接，对流过所述采样电阻模块的电流进行放大后得到放大信号，并将放大信号进行输出。

3.如权利要求2所述的存储芯片电流检测装置，其特征在于，所述电流感应放大器与所述采样电阻模块以并联的形式电性连接。

4.如权利要求2所述的存储芯片电流检测装置，其特征在于，所述电流放大模块还包括：第一开关、第二开关和第三开关；所述采样电阻模块包括第一电阻和第二电阻；

所述第一开关的第一端、所述第一电阻的第一端、所述第三开关的第一端与所述板对板连接器的电流输出正端连接，所述第一开关的第二端、所述第二开关的第一端与所述电流感应放大器的第一端连接，所述第一电阻的第二端、所述第三开关的第二端、所述第二开关的第二端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端、所述电流感应放大器的第二端与所述板对板连接器的电流输出负端连接。

5.如权利要求1至4任一项所述的存储芯片电流检测装置，其特征在于，所述放大信号为电压信号。

6.如权利要求5所述的存储芯片电流检测装置，其特征在于，所述处理器被配置为执行以下步骤：

向所述电流放大模块发送第一控制信号，以使所述电流放大模块进入第一工作模式；

在所述电流放大模块进入第一工作模式时，对所述放大信号进行采样，得到第一采样值；

判断所述第一采样值是否满足预设的精度条件；

当判断出所述第一采样值满足所述精度条件时，基于所述第一采样值计算出所述存储芯片的电流值；

当判断出所述第一采样值未满足所述精度条件时，向所述电流放大模块发送第二控制信号，以使所述电流放大模块进入第二工作模式；

在所述电流放大模块进入第二工作模式时，对所述放大信号进行采样，得到第二采样值；

基于所述第二采样值计算出所述存储芯片的电流值。

7.如权利要求6所述的存储芯片电流检测装置，其特征在于，所述向所述电流放大模块发送第一控制信号，以使所述电流放大模块进入第一工作模式，包括：

向所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关发送第一开关控制信号，以使所述第一开关断开，所述第二开关和所述第三开关闭合；

所述向所述电流放大模块发送第二控制信号，以使所述电流放大模块进入第二工作模式，包括：

向所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关发送第二开关控制信号，以使所述第一开关闭合，所述第二开关和所述第三开关断开。

8.如权利要求7所述的存储芯片电流检测装置，其特征在于，所述基于所述第一采样值计算出所述存储芯片的电流值，包括：

通过以下公式计算所述存储芯片的电流值：

其中，I为所述存储芯片的电流值，V₁为所述第一采样值，a为所述电流感应放大器的增益，R₂为所述第二电阻的阻值；

所述基于所述第二采样值计算出所述存储芯片的电流值，包括：

通过以下公式计算所述存储芯片的电流值：

其中，I为所述存储芯片的电流值，V₂为所述第二采样值，a为所述电流感应放大器的增益，R₁为所述第一电阻的阻值，R₂为所述第二电阻的阻值。

9.如权利要求8所述的存储芯片电流检测装置，其特征在于，所述判断所述第一采样值是否满足预设的精度条件，包括：

判断所述第一采样值是否小于预设的精度阈值；

当判断出所述第一采样值未小于所述精度阈值时，确定所述第一采样值满足预设的精度条件；

当判断出所述第一采样值小于所述精度阈值时，确定所述第一采样值不满足预设的精度条件。

10.一种存储芯片电流检测方法，其特征在于，所述方法包括：

向电流放大模块发送第一控制信号，以使所述电流放大模块进入第一工作模式；

在所述电流放大模块进入第一工作模式时，对放大信号进行采样，得到第一采样值；

判断所述第一采样值是否满足预设的精度条件；

当判断出所述第一采样值满足所述精度条件时，基于所述第一采样值计算出存储芯片的电流值；

当判断出所述第一采样值未满足所述精度条件时，向所述电流放大模块发送第二控制信号，以使所述电流放大模块进入第二工作模式；

在所述电流放大模块进入第二工作模式时，对所述放大信号进行采样，得到第二采样值；

基于所述第二采样值计算出所述存储芯片的电流值。

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