CN116068358A - 半导体器件老化测试控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半导体器件老化测试控制系统，所述半导体器件老化测试控制系统包括：上位机，上位机用于发送控制指令以及获取半导体器件的老化状态信息；主板，主板用于转发老化状态信息和控制指令，主板包括主控单元和从控单元，主控单元与上位机通信，主控单元通过通信接口与从控单元连接，主控单元采用FPGA逻辑芯片，用于编程设计通信接口控制器IP核；下位机，下位机与从控单元连接，用于获取半导体器件的老化状态信息以及根据控制指令控制对应的半导体器件。采用该半导体器件老化测试控制系统可以在半导体器件的老化测试的过程中实时获取各个半导体器件的老化状态信息，且提高了半导体器件老化测试控制系统的可扩展性与通用性。

Description

半导体器件老化测试控制系统

技术领域

本发明涉及测试控制领域，尤其是涉及一种半导体器件老化测试控制系统。

背景技术

相关技术中，现有的半导体器件老化测试控制系统通常采用MCU(Microcontroller Unit,微控制单元)作为主控芯片，并基于芯片自带的硬件串行接口，以总线的连接方式，在老化测试的过程中实时获取各个半导体器件的老化状态信息；或者基于以太网交换机组网的方式，每个控制模块相当于一个下位机并分配一个IP地址，控制模块连接着指定数量的待老化的半导体器件，上位机如PC(Personal Computer，个人计算机)端通过交换机与不同IP地址的下位机进行通信，从而依次获取各个半导体器件的老化状态信息，但是上述半导体器件老化测试控制系统的老化测试方法，半导体器件的状态信息的传输可靠性差，以及半导体器件老化测试控制系统的稳定性和可扩展性较差。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种半导体器件老化测试控制系统，采用该半导体器件老化测试控制系统可以在半导体器件的老化测试的过程中实时获取各个半导体器件的老化状态信息，且提高了半导体器件老化测试控制系统的可扩展性与通用性。

为了解决上述问题，本发明第一方面实施例提供一种半导体器件老化测试控制系统，包括：上位机，所述上位机用于发送控制指令以及获取半导体器件的老化状态信息；主板，所述主板用于转发所述老化状态信息和所述控制指令，所述主板包括主控单元和从控单元，所述主控单元与所述上位机通信，所述主控单元通过通信接口与所述从控单元连接，所述主控单元采用FPGA逻辑芯片，用于编程设计通信接口控制器IP核；下位机，所述下位机与所述从控单元连接，用于获取所述半导体器件的老化状态信息以及根据控制指令控制对应的半导体器件。

根据本发明的半导体器件老化测试控制系统，通过主板的主控单元采用FPGA逻辑芯片进行通信接口的扩展，再通过扩展后的通信接口连接主板的从控单元，下位机可将采集到的半导体器件对应的老化状态信息发送至主板的从控单元，主板的主控单元再将老化状态信息转发至上位机，由此半导体器件老化测试控制系统在半导体器件的老化测试过程中可实时获取各个半导体器件的老化状态信息，本申请中通过FPGA逻辑芯片扩展通信接口连接从控单元，再通过从控单元连接下位机，而不再通过交换机与下位机连接，从而提高了半导体器件老化测试控制系统的可扩展性与通用性。

在一些实施例中，所述从控单元为多个，每个所述从控单元均通过串行通信接口与所述主控单元连接。

在一些实施例中，所述下位机包括：多个通信单元，每个所述通信单元与对应的半导体器件通信连接，用于获取所述半导体器件的老化状态信息以及发送所述控制指令。

在一些实施例中，每个所述从控单元与若干个所述通信单元通过工业现场总线连接。

在一些实施例中，所述工业现场总线包括CAN总线或者RS-485总线。

在一些实施例中，所述上位机包括：工控机，所述工控机与所述主控单元连接，用于发送所述控制指令以及获取所述半导体器件的老化状态信息。

在一些实施例中，所述工控机通过以太网或者RS-232串行接口与所述主控单元连接。

在一些实施例中，所述上位机还包括：远程控制器，所述远程控制器与所述主控单元连接，用于对所述半导体器件进行远程监控以及对所述主控单元、所述从控单元和所述通信单元进行固件升级。

在一些实施例中，所述远程控制器通过以太网或者RS-232串行接口与所述主控单元连接。

在一些实施例中，所述半导体器件包括电子元器件、半导体芯片和半导体集成模组中的至少一种。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的半导体器件老化测试控制系统的结构框图；

图2是根据本发明另一个实施例的半导体器件老化测试控制系统的结构框图。

附图标记：

半导体器件老化测试控制系统100；

上位机1；主板2；下位机3；工业现场总线4；

工控机11；远程控制器12；主控单元21；从控单元22；通信单元31。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。

为了解决上述问题，本发明第一方面实施例提供一种半导体器件老化测试控制系统，采用该半导体器件老化测试控制系统可以在半导体器件的老化测试的过程中实时获取各个半导体器件的老化状态信息，且提高了半导体器件老化测试控制系统的可扩展性与通用性。

下面参考图1描述根据本发明实施例的半导体器件老化测试控制系统，如图1所示，该半导体器件老化测试控制系统包括：上位机1、主板2和下位机3。主板2包括主控单元21和从控单元22。

其中，上位机1用于发送控制指令以及获取半导体器件的老化状态信息；主板2，主板2用于转发老化状态信息和控制指令，主控单元21与上位机1通信，主控单元21通过通信接口与从控单元22连接，主控单元21采用FPGA逻辑芯片，用于编程设计通信接口控制器IP核；下位机3与从控单元22连接，用于获取半导体器件的老化状态信息以及根据控制指令控制对应的半导体器件。

现有的半导体器件老化测试控制系统通过主控芯片的硬件串行接口，在老化测试的过程中实时获取各个半导体器件的老化状态信息，或者通过以太网交换机组网的方式，即下位机与一定数量的半导体器件连接，上位机通过交换机与不同IP地址的下位机进行通信，从而依次获取各个半导体器件的老化状态信息，但是上述半导体器件老化测试控制系统的老化测试方法，半导体器件的老化状态信息等数据的传输可靠性差，以及半导体器件老化测试控制系统的稳定性和可扩展性较差，为了解决此问题，本申请中提出了一种半导体器件老化测试控制系统100，通过主板2的主控单元21采用FPGA逻辑芯片进行通信接口的设计实现与扩展，再通过扩展后的通信接口连接主板2的从控单元22，由于从控单元22与下位机3连接，下位机3将采集到的一定数量的半导体器件对应的老化状态信息发送至主板2的从控单元22，主板2的主控单元21再将老化状态信息转发至上位机1，由此半导体器件老化测试控制系统100在半导体器件的老化测试过程中可实时获取各个半导体器件的老化状态信息，提高了老化状态信息等数据的传输可靠性，并且本申请中通过主控单元21进行通信接口的设计实现与扩展，从而提高了半导体器件老化测试控制系统100的可扩展性与通用性。

具体地，由于主控单元21与上位机1通信，上位机1将控制指令发送至主板2的主控单元21，由于下位机3与主板2的从控单元22连接，从控单元22将控制指令转发至下位机3，下位机3根据控制指令控制对应的半导体器件，并且由于主控单元21采用FPGA逻辑芯片可通过编程如硬件描述语言(VHDL，Verilog Hardware Description Language)设计通信接口控制器IP核对通信接口的数量进行扩展，主控单元21通过通信接口与从控单元22连接，当主板2的主控单元21将上位机1发送的控制指令发送至从控单元22，从控单元22将控制指令转发至下位机3，因此上位机1可对下位机3进行控制，基于此，当半导体器件老化测试控制系统100在老化测试的过程中实时获取老化状态信息时，上位机1可将关于获取半导体器件的老化状态信息的控制指令通过主控单元21发送至从控单元22，从控单元22将该控制指令转发至下位机3，下位机3根据该控制指令获取到半导体器件的老化状态信息，并将半导体器件的老化状态信息上传到从控单元22，从控单元22接收到下位机3上传的半导体器件的老化状态信息进行整合组包后传输到主板2的主控单元21，主控单元21接收到从控单元22上传的半导体器件的老化状态信息后，根据指定的通信协议将老化状态信息上传给上位机1，实现了半导体器件老化测试控制系统100在老化测试的过程中实时获取各个半导体器件的老化状态信息，提高了老化状态信息等数据的传输可靠性。相较于现有的半导体器件老化测试控制系统100直接通过主控芯片的硬件串行接口，或者上位机通过交换机与不同IP地址的下位机进行通信，以实时获取各个半导体器件的老化状态信息，本申请的半导体器件老化测试控制系统100，不再采用交换机与下位机3连接，而是基于主板2的从控单元22与下位机3连接，使得整个控制系统实现自主可控，当下位机3将采集到的各个半导体器件的老化状态信息发送的主板2的从控单元22，主板2的主控单元21再将半导体器件的老化状态信息发送到上位机1，由此半导体器件老化测试控制系统100在半导体器件的老化测试的过程中可实时获取各个半导体器件的老化状态信息，本申请中通过FPGA逻辑芯片扩展通信接口连接从控单元22，从而提高了半导体器件老化测试控制系统100的可扩展性与通用性，且可满足不同种类半导体器件的老化测试，大幅度提升了半导体器件老化测试控制系统的测试性能。以及半导体器件老化测试控制系统100的硬件框架采用分层设计，即将主板2分为主控单元21和从控单元22，大幅度提升控制系统运行期间的可靠稳定性。

此外，本申请提出的半导体器件老化测试控制系统100可应用于工业控制、医疗设备控制领域或数据采集应用领域，对此不作限制。

根据本发明的半导体器件老化测试控制系统100，通过主板2的主控单元21采用FPGA逻辑芯片进行通信接口的扩展，再通过扩展后的通信接口连接主板2的从控单元22，下位机3可将采集到的半导体器件对应的老化状态信息发送至主板2的从控单元22，主板2的主控单元21再将老化状态信息转发至上位机1，由此半导体器件老化测试控制系统100在半导体器件的老化测试过程中可实时获取各个半导体器件的老化状态信息，本申请中通过FPGA逻辑芯片扩展通信接口连接从控单元22，再通过从控单元22连接下位机3，而不再通过交换机与下位机3连接，从而提高了半导体器件老化测试控制系统100的可扩展性与通用性。

在一些实施例中，从控单元22为多个，每个从控单元22均通过串行通信接口与主控单元21连接。

具体地，由于主控单元21采用FPGA逻辑芯片可通过编程如硬件描述语言设计串行通信接口控制器IP核对串行通信接口的数量进行扩展，实现了扩展后的串行通信接口与多个从控单元22的连接，使得多个从控单元22可连接多个下位机3，主控单元21在接收到上位机1发送的控制指令后，通过串行通信接口将上位机1发送的控制指令发送至每个从控单元22，多个从控单元22将控制指令转发至多个下位机3，基于此，当半导体器件老化测试控制系统100在老化测试的过程中实时获取老化状态信息时，上位机1可将关于获取半导体器件的老化状态信息的控制指令发送至主控单元21，主控单元21通过串行通信接口将该控制指令发送至每个从控单元22，多个从控单元22将该控制指令再转发至多个下位机3，多个下位机3根据该控制指令获取到半导体器件的老化状态信息，并将半导体器件的老化状态信息上传到与其对应的多个从控单元22，多个从控单元22接收到下位机3上传的半导体器件的老化状态信息进行整合组包后，通过串行通信接口将半导体器件的老化状态信息传输到主板2的主控单元21，主控单元21再根据指定的通信协议将老化状态信息上传给上位机1，从而实现了半导体器件老化测试控制系统100在老化测试的过程中实时获取各个半导体器件的老化状态信息。由此本申请中的半导体器件老化测试控制系统100采用一个主控单元21和多个从控单元22的架构方案进行数据分流传输与处理，承接上位机1部分的工作内容，同时以牺牲通信带宽的方式，来提高整个老化测试控制系统的稳定可靠性。以及通过FPGA逻辑芯片扩展串行通信接口连接多个从控单元22，从而提高了半导体器件老化测试控制系统100的可扩展性与通用性，且可满足不同种类半导体器件的老化测试，大幅度提升了半导体器件老化测试控制系统的测试性能。

示例性的，如图2所示，当主控单元21的FPGA逻辑芯片将通信接口的数量扩展为三个，则三个通信接口可与三个从控单元22的连接，三个从控单元22可连接多个下位机3，由此上位机1可通过多个从控单元22实时获得多个上位机1采集的一定数量的半导体器件的老化状态信息。

其中，串行通信接口包括但不限于SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)接口、I2C(Inter-Integrated Circuit)接口和UART(Universal AsynchronousReceiver/Transmitter，通用异步收发器)接口等，对此不作限制。

在一些实施例中，如图2所示，下位机3包括：多个通信单元31。其中，每个通信单元31与对应的半导体器件通信连接，用于获取半导体器件的老化状态信息以及发送控制指令。

具体地，由于主控单元21采用FPGA逻辑芯片可通过编程如硬件描述语言设计串行通信接口控制器IP核对串行通信接口的数量进行扩展，实现了扩展后的串行通信接口与多个从控单元22的连接，使得多个从控单元22可连接多个通信单元31，当上位机1发送关于获取半导体器件的老化状态信息的控制指令至主板2的主控单元21，主控单元21再将该控制指令转发至多个从控单元22，多个从控单元22将控制指令下发至指定ID的通信单元31，多个通信单元31接收到主板2发送的关于获取半导体器件的老化状态信息的控制指令的序列后依次解析并执行，由于每个通信单元31与对应的半导体器件通信连接，每个通信单元31将关于获取半导体器件的老化状态信息的控制指令发送至对应的半导体器件，每个通信单元31获取到与其对应的半导体器件的老化状态信息，并将每个通信单元31对应的半导体器件的老化状态信息上传到主板2的每个从控单元22，每个从控单元22接收到每个通信单元31上传的对应的半导体器件的老化状态信息进行整合组包后，再通过串行通信接口将半导体器件的老化状态信息传输到主板2的主控单元21，主控单元21接收到各个从控单元22上传的半导体器件的老化状态信息后，根据指定的通信协议将老化状态信息上传给上位机1，使得半导体器件老化测试控制系统100在半导体器件的老化测试过程中可实时获取各个半导体器件的老化状态信息，本申请中通过FPGA逻辑芯片扩展通信接口连接多个从控单元22，从控单元22连接多个通信单元31，从而提高了半导体器件老化测试控制系统100的可扩展性与通用性，且可满足不同种类半导体器件的老化测试，大幅度提升了半导体器件老化测试控制系统的测试性能。

在一些实施例中，如图2所示，每个从控单元22与若干个通信单元31通过工业现场总线4连接，即每个从控单元22的一端连接一路工业现场总线4，且工业现场总线4之间独立运行、互不打扰，每一路工业现场总线4下挂若干个的通信单元31，从控单元22的一端通过工业现场总线4与下挂的若干个通信单元31连接，由此，若干个通信单元31在获取到其对应通信连接的半导体器件的老化状态信息，将半导体器件的老化状态信息通过工业现场总线4上传到与若干个通信单元31连接的从控单元22，以及多个从控单元22通过工业现场总线4将控制指令下发至指定ID的通信单元31，由此多个通信单元31接收到上位机1通过主板2发送的控制指令，以便于后续根据控制指令执行相应操作，且通过工业现场总线4将老化状态信息通过主板实时上传至上位机，提高了半导体器件老化测试控制系统的稳定性与可扩展性。

此外，工业现场总线通过工业级连接器，将每一路工业现场总线外挂的若干个通信单元31依次连接起来，便于半导体器件老化测试控制系统进行组装测试，其中，工业级连接器包括但不限于工业网口连接器或M12圆形连接器等，对此不作限制。

在实施例中，当半导体器件老化测试控制系统100对多个半导体器件进行一次老化测试时，可根据半导体器件的数量自行调整工业现场总线下挂通信单元31的总数，从而满足工厂大批量半导体器件器件的老化测试。此外，每一路工业现场总线可外挂指定数量的通信单元31，其中，指定数量可以为10至40范围内任一数量，如指定数量为10或15或20或30或40等，对此不作限制，或者指定数量可以为20至60范围内任一数量，如指定数量为20或30或40或50或60等。

在一些实施例中，工业现场总线包括CAN(Controller Area Network)总线或者RS-485总线(RS485 bus)，每个从控单元22通过CAN总线或者RS-485总线与若干个通信单元31对应连接。其中，CAN总线是国际上应用最广泛的工业现场总线之一。以及RS-485总线是一个定义平衡数字多点系统中的驱动器和接收器的电气特性的总线，采用半双工工作方式且支持多点数据通信。

在一些实施例中，如图2所示，上位机1包括：工控机11。其中，工控机11与主控单元21连接，用于发送控制指令以及获取半导体器件的老化状态信息。

具体地，工控机11与主控单元21连接，工控机11可向主控单元21发送控制指令，主控单元21在接收到上位机1发送的控制指令后，通过串行通信接口将上位机1发送的控制指令发送至每个从控单元22。以及由于每个从控单元22均通过串行通信接口与主控单元21连接，从控单元22将接收到的半导体器件的老化状态信息通过串行通信接口发送至主控单元21，主控单元21再将半导体器件的老化状态信息发送至工控机11，由此工控机11实时获取到半导体器件的老化状态信息，由此，工控机11可直接对半导体器件进行控制，以及工控机11可实时获取到半导体器件的老化状态信息，提高了半导体器件老化测试控制系统的稳定性与可扩展性。

在一些实施例中，工控机11通过以太网或者RS-232串行接口与主控单元21连接，也就是说，工控机11通过以太网或者RS-232串行接口与主控单元21进行串行通信，由此工控机11通过以太网或者RS-232串行接口向主控单元21发送控制指令，以及工控机11通过以太网或者RS-232串行接口接收到主控单元21发送的半导体器件的老化状态信息，由此，工控机11可直接对半导体器件进行控制，以及工控机11可实时获取到半导体器件的老化状态信息，提高了半导体器件老化测试控制系统的稳定性与可扩展性。

在一些实施例中，如图2所示，上位机1还包括：远程控制器12。其中，远程控制器12与主控单元21连接，用于对半导体器件进行远程监控以及对主控单元21、从控单元22和通信单元31进行固件升级。

具体地，由于远程控制器12与主控单元21连接，主控单元21将接收到的下位机3发送的半导体器件的老化状态信息实时上传至远程控制器12，由此远程控制器12实现了对半导体器件进行远程监控，提高了半导体器件老化测试控制系统的稳定性与可扩展性。以及远程控制器12将关于固件升级的数据包发送至主控单元21，主控单元21接收来自上位机1的远程控制器12发送的数据包后进行固件升级，再将数据包进行解析并转发至从控单元22，从控单元22根据接收到的数据包进行固件升级，并将数据包通过工业现场总线发送至通信单元31，通信单元31根据数据包进行固件升级，由此实现了对半导体器件老化测试控制系统100的固件升级。

在一些实施例中，远程控制器12通过以太网或者RS-232串行接口(异步传输标准接口)与主控单元21连接，由此远程控制器12通过以太网或者RS-232串行接口对主控单元21、从控单元22和通信单元31进行固件升级，实现了对半导体器件老化测试控制系统100的固件升级。

在一些实施例中，半导体器件包括电子元器件、半导体芯片和半导体集成模组中的至少一种，在半导体器件老化测试控制系统100实际对电子元器件、半导体芯片和半导体集成模组进行半导体老化测试时，半导体器件老化测试控制系统100可进行裁剪与扩展，且硬件架构和软件架构整体不变，从而可以应对不同半导体器件老化测试的需求，且改动成本较低。

在实施例中，在半导体器件老化测试控制系统100进行裁剪时，将每一路工业现场总线如CAN总线或RS-485总线等下挂的通信单元31的数量直接减少即可，例如每一路工业现场总线下挂的通信单元31的数量由20至60范围内任一数量减少到10至30个范围内任一数量，例如每一路工业现场总线下挂的通信单元31的数量由30减少为20，对此不作限制；或者减少工业现场总线如CAN总线或RS-485总线的路数，在保持工业现场总线下挂通信单元31的总数不变的情况下，减少工业现场总线的路数，由此实现半导体器件老化测试控制系统100的裁剪，从而可以应对不同半导体器件老化测试的需求。

在实施例中，在半导体器件老化测试控制系统100进行扩展时，基于半导体器件老化测试控制系统100的整体架构不变的情况下，通过主控单元21内的FPGA逻辑芯片串行通信接口控制器IP核的扩展应用，可扩展多路串行通信接口如SPI接口或I2C接口或UART接口等，从而扩展多个从控单元22和多路工业现场总线如CAN总线或RS-485总线等，由此通过FPGA逻辑芯片串行通信接口控制器IP核设计，实现了半导体器件老化测试控制系统100的扩展，从而可以应对不同半导体器件老化测试的需求。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种半导体器件老化测试控制系统，其特征在于，包括：

上位机，所述上位机用于发送控制指令以及获取半导体器件的老化状态信息；

主板，所述主板用于转发所述老化状态信息和所述控制指令，所述主板包括主控单元和从控单元，所述主控单元与所述上位机通信，所述主控单元通过通信接口与所述从控单元连接，所述主控单元采用FPGA逻辑芯片，用于编程设计通信接口控制器IP核；

下位机，所述下位机与所述从控单元连接，用于获取所述半导体器件的老化状态信息以及根据控制指令控制对应的半导体器件。

2.根据权利要求1所述的半导体器件老化测试控制系统，其特征在于，所述从控单元为多个，每个所述从控单元均通过串行通信接口与所述主控单元连接。

3.根据权利要求2所述的半导体器件老化测试控制系统，其特征在于，所述下位机包括：

多个通信单元，每个所述通信单元与对应的半导体器件通信连接，用于获取所述半导体器件的老化状态信息以及发送所述控制指令。

4.根据权利要求3所述的半导体器件老化测试控制系统，其特征在于，每个所述从控单元与若干个所述通信单元通过工业现场总线连接。

5.根据权利要求4所述的半导体器件老化测试控制系统，其特征在于，所述工业现场总线包括CAN总线或者RS-485总线。

6.根据权利要求4所述的半导体器件老化测试控制系统，其特征在于，所述上位机包括：

工控机，所述工控机与所述主控单元连接，用于发送所述控制指令以及获取所述半导体器件的老化状态信息。

7.根据权利要求6所述的半导体器件老化测试控制系统，其特征在于，所述工控机通过以太网或者RS-232串行接口与所述主控单元连接。

8.根据权利要求6所述的半导体器件老化测试控制系统，其特征在于，所述上位机还包括：

远程控制器，所述远程控制器与所述主控单元连接，用于对所述半导体器件进行远程监控以及对所述主控单元、所述从控单元和所述通信单元进行固件升级。

9.根据权利要求8所述的半导体器件老化测试控制系统，其特征在于，所述远程控制器通过以太网或者RS-232串行接口与所述主控单元连接。

10.根据权利要求1-9任一项所述的半导体器件老化测试控制系统，其特征在于，所述半导体器件包括电子元器件、半导体芯片和半导体集成模组中的至少一种。

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