CN1486429A - 用于基于事件的测试系统的扫描矢量支持 - Google Patents

Abstract

一基于事件的测试系统，能生成用于测试扫描设计的半导体设备的扫描矢量而不要求大容量的扫描存储器。该测试系统包括一事件存储器，用于存储各个事件的定时数据和事件类型数据，其中定时数据是由用于定义一测试矢量的许多(log₂N)数据位来表示的、一事件生成器，用于使用事件存储器中的时间数据和事件类型数据生成事件，以及提供在事件存储器和事件生成器之间的模式改变电路，用于改变在用于生成测试矢量的标准模式与扫描模式之间的信号通道，所述扫描模式通过当事件存储器中的事件类型数据表示一预定字时检测该扫描模式生成扫描矢量。在该测试系统中，许多(log₂N)数据位的每一位定义2^N个扫描矢量，以及2^N个数据位以串行方式提供给事件生成器，由此在事件存储器的每个入口产生2^N个扫描矢量。

Description

用于基于事件的测试系统的扫描矢量支持

技术领域

本发明涉及用于测试半导体设备的基于事件的一测试系统，更具体地说，涉及能生成用于测试一扫描设计的半导体设备的扫描矢量而不要求大量扫描存储器的基于事件的一测试系统。

背景技术

在通过一半导体测试系统测试如Ics和LSTs(大规模集成电路)的半导体设备中，被测试的一半导体IC设备被提供有由IC测试器在它的适当的管脚以预定测试定时生成的测试信号或测试图。响应该测试信号，该IC测试器接收在测试中的IC设备的输出信号。该输出信号被以预定定时由选通信号选通或采样来与预期的数据进行比较，以确定该IC设备运行正确与否。

为提高测试效率，扫描设计是建立在集成电路设计(用于测试的设计)中的方法之一。本发明是针对在具有或不具有这样的扫描设计的情况下，用于测试IC设备的基于事件的一测试系统。在讨论在常规的用于生成用于该扫描设计在测试中的IC设备的扫描矢量的半导体测试系统中涉及的问题的另外的详细情况之前，下面简单地说明在半导体测试系统中测试信号和相关的电路结构的例子。

传统上，测试信号和选通信号的定时相对于半导体测试系统的测试器频率或测试器周期来定义。这样的一测试系统有时被称为一基于周期的(或周期化)的测试系统。另一种类型的测试系统被称为基于事件的测试系统，其中所需的测试信号和选通信号通过一事件存储器中的事件数据直接在每一管脚基础生成。本发明是针对这样一种基于事件的半导体测试系统。

在一基于事件的测试系统中，使用事件这一概念，它们是待被用于测试一在测试中半导体设备的信号中的逻辑状态的任何变化。例如，这些变化是测试信号的上升和下降边沿，或选通信号的定时边沿。事件的定时相对于自一参考时间点的时间长度来定义。通常，这样的一参考时间点是先前(最后)事件的时间。或者，这样的一参考时间点是对所有事件公用的一固定起始时间。

在一基于事件的测试系统或一事件测试器中，由于在一定时存储器(事件存储器)中的时间数据不需要包括关于各个和每一个测试周期的有关波形、矢量、延迟等等的复杂的信息，从而，时间数据的描述能被显著地简化。然而，它通常要求大量存储器容量，用于在事件存储器存储时间数据。

在基于事件的测试系统中，存储在一事件存储器中用于各个事件的定时(事件)数据由，例如，当前事件和上一事件间的时间差来表示。为生成高的分辨率定时，事件间的时间长度(延迟值)由参考时钟周期的一整数倍(整数部分或事件计数)和该参考时钟周期的分数倍(小数部分或事件游标(event vernier))的组合来定义。事件计数与事件游标间的时间关系如图3A一3E的时间图所示。在该例子中，图3A的一参考时钟(主时钟或系统时钟)具有一时钟周期(以下也称为“周期”)T。如图3C所示，事件0和事件1和事件2在定时上均有关。

为参照事件0描述事件1，该两事件间的一时间差(延迟)ΔV₁在一事件存储器中被定义。事件2的定时由自事件1的时间差(延迟)ΔV₂来定义。同样，在图3E中事件3的定时通过自事件3的一时间差(延迟)ΔV₃来定义。在事件测试系统中，事件存储器中的时间数据被读出并总计到在前的所有事件中以产生当前事件的最终定时。

因此，在图3C的例子中，为产生事件1，图3B的时间关系被使用，其中N₁T表示为参考时钟周期T的N₁倍的事件计数，以及Δ₁T表示为参考时钟周期T的分数倍的事件游标。同样在图3E中参照事件0产生事件3，用于所有先前事件的定时数据被加在一起以产生由N₃T+Δ₃T表示的一总的时间差，其中N₃T表示为参考时钟周期T N₃倍的事件计数，以及Δ₃T表示为参考时钟周期T的分数倍的事件游标。

在实际设备测试中，用于在测试中的设备的某一管脚的一测试信号可能很长一段时间如几百毫秒不改变，而用于大多数其他管脚的测试信号则以高得多的速率如几十或几百毫微秒的速率改变。这表示两个相邻事件间的时间长度可能会有很大的不同，要求大量位数的数据来描述最大可能的时间长度。由于一半导体测试系统是一大的系统，具有如几百个测试信道(管脚)，其中每一测试信道包括一事件存储器，因此，希望能最小化事件存储器的容量来减小测试系统的总成本。

这种存储器缩减在存储用于测试扫描设计IC设备的测试矢量方面尤其重要。在IC设计中扫描设计是很完备的方法，用以使该IC设备容易测试(用于测试的设计)。在全扫描方法学中，在电路中使用扫描触发器来代替普通的D触发器或J-K触发器。该扫描触发器包含允许它们在测试期间以一移位寄存器模式连接的一多路复用器。

图6示出了在引入该扫描设计概念的一IC设备中的基本扫描结构的例子。在该例子中，一对扫描触发器132和一开关SW(多路复用器)和一对扫描触发器134和开关SW(多路复用器)被示出来测试在测试中的半导体设备中的组合逻辑。在该扫描设计中的该基本结构在本领域是公知的，且在“Digital Hardware Testing”，RochtRajsuman，Artech House，1992，197-238页中有更详细的说明。在该扫描设计中，通常的测试步骤是：

(1)连接移位寄存器中的触发器(使用测试模式)并串行地移入(扫描输入)一测试矢量。

(2)转换到普通操作模式并因此将在触发器中的值(测试矢量)应用到该电路并在触发器中捕获响应。

(3)切回到测试模式并串行移出(扫描输出)该响应，用于估计目的。

通常，扫描矢量的数量相当大，如16兆到128兆。在如上所述的基于事件的测试系统中，当该事件发生时，测试矢量基于值的改变(事件)和时间被存储。该时间信息通常相对于一参考时间如通电或时钟起始时间或相对于先前事件，如在图3A-3E中所示，来定义。为以这种格式存储大量扫描矢量(如128兆矢量)，要求极大的物理存储器。

发明内容

因此，本发明的目的是在用于测试具有一扫描结构的一IC设备的基于事件的测试系统中，使用一小容量事件存储器提供一扫描矢量生成方法和装置。

在本发明中，基于事件的测试系统能生成用于测试扫描设计的一半导体设备的扫描矢量，而不要求大容量扫描存储器。基于事件的测试系统包括一事件存储器，用于存储时间各个事件的数据和事件类型数据，其中时间数据由许多(log₂N)用于定义一测试矢量的数据位来表示，一事件生成器，用于使用该事件存储器中的时间数据和事件类型数据产生事件，以及在事件存储器和事件生成器之间提供的一模式改变电路，用于改变用于生成测试矢量的标准模式和一扫描模式之间的信号通道，所述扫描模式通过当事件存储器中的事件类型数据表示一预定字时检测该扫描模式生成扫描矢量。在测试系统中，在事件存储器中许多(log₂N)数据位的每一个位定义每个矢量，以及N数据位以一串行方式被提供给事件生成器，因此在事件存储器的每个入口生成2^N个扫描矢量。

根据本发明，基于事件的测试系统能使用来自事件存储器中并行的log₂N位数据生成扫描矢量，并将该log₂N位数据转换成2^N位串行数据，因此使用对应于一测试矢量的存储位置生成2^N个扫描矢量。

在本发明的基于事件的测试系统中，事件存储器中的时间数据由用一参考时钟周期的整数倍形成(整数部分数据)的延迟计数数据和由参考时钟周期的分数倍(小数部分数据)形成的延迟游标数据组成。另外，用于产生该扫描矢量的时间数据存储在于与事件存储器分离的一寄存器中，并在扫描模式中提供给事件生成器。

模式改变电路由一并串转换器和一多路复用器组成，该并串转换器用于将事件存储器中的许多(log₂N)数据位在每个入口转换成2^N个串行数据，所述多路复用器用于从该并串转换器选择该2^N位串行数据并在用于产生扫描矢量的扫描模式期间将该2^N位串行数据提供给事件生成器。

附图说明

图1是被应用了本发明的扫描支持的基于事件的测试系统的基本结构的示意框图。

图2是有关图1的管脚电子电路更详细的结构和自该事件生成器的相关的驱动事件(测试信号)和采样事件(选通信号)的框图。

图3A-3E表示包括与一参考时钟有关的驱动事件和采样事件的不同事件之间的时间关系的时间流程，用于表示一事件时间关系的基本概念。

图4是表示基于两个相邻事件间的一时间差(Δ时间)的不同事件之间的时间关系的流程图。

图5是在定义如图4中所示的延迟序列的基于事件的测试系统中的事件存储器中数据存储的例子的框图。

图6是表示在包括一扫描设计概念的IC设备中的基本电路结构的例子的框图。

图7A-7C是表示在用于存储扫描矢量的本发明的基于事件的测试系统中的事件存储器中的数据存储的例子的框图。

图8是通过本发明的基于事件的测试系统，使能够可切换产生标准测试矢量或扫描矢量的电路配置的例子的框图。

具体实施方式

为便于更好地理解本发明，下面简单地说明有关基于事件的测试系统的基本结构和在该测试系统中用于生成测试矢量的事件存储器中的数据存储的方法。在本发明的上下文中，术语“测试矢量”表示用于测试一普通IC设备的一测试图(不包括驱动事件和选通事件)，以及术语“扫描矢量”表示用于测试一扫描设计IC设备的一测试图。

图1是表示在基于事件的测试系统中的基本结构的例子的示意框图。基于事件的测试系统包括均连接到一系统总线14上的一主机12和一总线接口13、一内部总线15、一地址控制逻辑18、一故障存储器17、一事件存储器20、一事件译码器23、一事件定时单元21、一事件生成器24以及一管脚电子电路26。基于事件的测试系统用于评价连接到管脚电子电路26的一被测试的半导体测试设备。

主机12的一个例子是其中具有UNIX操作系统的一工作站。主机12充当一用户界面来允许一用户指示启动和停止测试操作，载入一测试程序以及其他测试条件，或在主机中执行测试结果分析。主机12通过系统总线14和总线接口13与一硬件测试系统连接。尽管未示出，主机12最好连接到一通信网络来从其他测试系统或计算机网络发送或接收测试信息。

内部总线15是在硬件测试系统中的总线，且其通常被连接到大部分功能性模块，如地址控制逻辑18、故障存储器17、事件时间单元21、事件译码器23以及事件生成器24。地址控制逻辑18的例子是除硬件测试系统外，且不能由用户访问的一测试处理器。该地址控制逻辑18基于主机12中的测试程序和条件向测试系统中的其他功能块提供指令。故障存储器17在由地址控制逻辑18定义的地址中存储测试结果，如DUT28的故障信息。在故障存储器17中存储的信息被用于在测试中的设备的故障分析阶段中。

如图1所示，地址控制逻辑18提供地址数据给事件存储器20。在一实际的测试系统中，将提供许多事件存储器，每一事件存储器可对应于该测试系统的一测试管脚。事件存储器存储时间数据，用于每一事件的测试信号和选通信号。如图5所示事件存储器20存储由参考时钟的整数倍(延迟计数)和参考时钟的分数倍(延迟游标)组成的时间数据。事件存储器20也存储待被提供给事件译码器24的事件类型数据(驱动、选通等等)。

基于事件存储器中20的时间数据，事件时间单元21用来产生表示各个事件的总时间的数据。基本上，这种总时间数据是通过求和延迟计数数据和延迟游标数据来产生的。在求和时间数据的过程中，在小数数据的进位操作(对延迟计数数据的偏差)也在事件定时单元21中进行处理。另外，在产生总时间的过程中，时间数据可通过一比例因子改变，以便相应地对总时间成比例地变化。

事件译码器23译码表示事件类型的事件类型数据并提供该事件类型信息给事件生成器24。该事件生成器24被用来基于来自事件时间单元21的总时间数据和来自事件译码器23的事件类型产生事件。如此生成的事件(事件信号和选通信号)通过管脚电子电路26提供给DUT28。基本上，管脚电子电路26由大量元件组成，每一个元件包括一驱动器和一比较器，以及建立相对于DUT28的输入和输出关系的开关。

图2表示在具有一驱动器35和一模拟比较器36的管脚电子电路26中的更详细的结构的框图。事件生成器24通过驱动器35产生被作为一测试信号提供给DUT28的输入管脚的驱动事件。事件生成器24进一步产生被作为一选通信号提供给模拟比较器36的采样事件，用于采样DUT28的输出信号。模拟比较器36的输出信号通过一模式比较器38与自事件生成器24的一期望数据进行比较。如果两者不匹配，在图1中一故障信号被发送给故障存储器17。

图3C、3D和3E分别示出了驱动事件(测试图)、DUT中的输出信号以及采样事件(选通信号)的波形的例子。当通过驱动器35将图3C的驱动事件应用到DUT28时，响应于此，DUT28产生如图3D所示的输出信号，其由图3E的采样事件确定的定时选通。如图3C所示，驱动事件确定测试图的上升边沿和下降边沿的定时。相反，如图3E所示，采样事件确定选通点的定时，即可仅由一单个事件产生一选通信号，当这样一事件表示为一采样事件时。这是因为一选通信号具有一非常窄的脉冲宽度以便它实际上不可能通过定义其上升和下降沿产生一选通信号。

图4是一表示基于两个相邻事件间的时间差(Δ时间)的各种事件间的时间关系的时间表。参考图3A-3E如上所述，这些事件之间的时间长度(延迟值)是由参考时钟周期的整数倍(延迟计数或整数部分)和参考时钟周期的分数倍(延迟游标或小数部分)的组合来定义的。

在图4的例子中，事件0-7参考具有一时间间隔T＝1的参考时钟来表示。例如，用于事件0的一Δ(延迟)时间ΔV₀可是0.75(延迟计数“0”，延迟游标“0.75”)，用于事件1的Δ时间ΔV₁可是1.50(延迟计数“1”，以及延迟游标“0.50”)。在这种情形中，事件1的总延迟将是2.25，其中在该测试系统中的一逻辑计数两个事件时钟“2.0”，并将延迟游标“0.25”的总和计算作为剩余的小数延迟。

图5是表示在定义图4中所示的串行延迟的基于事件的测试系统中的事件存储器中的数据存储的例子的框图。延迟时间ΔV_n(ΔV₀，ΔV₁，ΔV₂...)是由延迟计数Cn(C1，C2，C3，...)和延迟游标Vn(V1，V2，V3，...)的组合表示的。延迟计数是自参考点定时的参考时钟的个数，即，近似延迟。延迟游标是高分辨率的个数，即，微小延迟，例如，参考时钟周期的1/128表示事件的准确时间。例如，对8毫微秒的参考时钟来说，通过该延迟游标获得62.5微微秒的最高分辨率。在图5中列为一事件类型的字段存储用来在测试期间生成不同事件类型的事件类型数据。

在该例子中，每一字段分配有如图5中所示的位数。即，延迟计数(近似延迟)具有8位，延迟游标(微小延迟)具有7位以及事件类型有3位。该结构允许在事件创建中相当大的灵活性。同样的结构也能用作扫描矢量生成而不需要另外的软件支持。然而，相对于如上所述的本发明的背景，扫描矢量通常比功能测试矢量长许多倍并且因此要求另外的物理存储器来存储它们。

一个可能性是使用用于指定扫描管脚(与在测试中的设备的扫描输入连接的测试管脚)的大容量事件存储器。然而，这种解决方法成本很高并且它消除了事件测试系统的灵活性，因为该专用的存储器仅对几个选择的测试管脚有效。例如，如果一事件数据(测试)管脚具有16M事件，那么意味着它支持16M扫描矢量。为支持128M扫描矢量，该测试管脚需要将该事件存储器从16M升级为128M事件。另外，该测试管脚仅用于扫描测试而不能用作其他测试目的。

在本发明中，为生成该扫描矢量，发明人提供了一不同的方法以在事件存储器中构造字。图7A示出了用于扫描矢量的事件存储器中的这样一种字结构。在该结构中，3位字段(图5中的事件类型)被保留用于识别该事件类型。在该例子中，在图7B中，该保留字段被图示为“111”，其表示作为事件类型的该事件扫描模式。这表示事件字的最小有效位示为值“111”时，所有其他位均可用作扫描矢量支持而不会对其他事件类型或延迟计数/延迟游标产生任何混淆。在该3位字段中的其他值如图7C所示，用于指定该事件类型。

对图7A和7B所示的例子，一个事件存储器位置“扫描事件”可包含一15位长的字段来识别总共215个矢量。这是对存储在图5的结构中的一个(1)扫描矢量的一个显著的改进。

生成扫描事件的时间是由存储在一单独的时间寄存器(如图8中所示)中的定时数据来确定的。图8是表示配置在事件存储器20和事件译码器23以及事件时间单元21对之间的一硬件结构(模式改变电路)的一框图。附加的硬件的主要目的是改变正常模式(测试矢量生成)和事件扫描模式(扫描矢量生成)间的信号通道。图8主要说明通过包括一非常小的硬件并重新构造如图7A和7B中所示的事件字，每一事件字可被存储215个扫描矢量，而不是图5的原始形式中的一个(1)扫描矢量。

在图8中的附加硬件包括一并串转换器152，一扫描时间寄存器154、一事件扫描译码器156和多路复用器162和164。当事件存储器中20的事件字显示表示事件扫描模式的值时，如在上述例子中的“111”，事件扫描译码器156改变到多路复用器162和164的选择信号的逻辑状态。自事件存储器20的数据通过并串转换器152被转换成串行数据，即扫描矢量。因此，在事件扫描模式中，扫描矢量通过多路复用器162和事件译码器23被传送到事件生成器24。扫描矢量的定时通过存储在扫描时间寄存器154中的时间数据被控制，该定时数据通过多路复用器164被提供给事件定时单元21。

在前述从图5至图8的例子中，一18位字被使用来说明该事件字，其中一3位字段被使用来指定事件类型。然而，应注意这些数字仅用于说明目的，并且可根据本发明适用任何大小的事件字和字段。

正如所描述的，根据本发明，本发明的主要好处在于在基于事件的测试系统上能支持大于2^N倍的扫描矢量而不要求增加事件存储器的物理尺寸，其中N是在事件字中专门用来指定近似和微小延迟的位的数量。本发明也允许嵌入标准事件程序流中的扫描支持并且不要求专用的扫描管脚，即任何一测试管脚均可是一扫描管脚。

尽管在此仅特别说明和描述了一个优选实施例，应当理解根据上面的讲解和在附加权利要求的范围内，在不脱离本发明的精神和预定范畴的情况下，可对本发明进行许多改变和变形。

Claims (10)

1、在一半导体测试系统中，用于生成用于半导体设备的标准测试的测试矢量和用于半导体设备的扫描测试的扫描矢量的一装置，包括：

一事件存储器，用于存储各个事件的时间数据和事件类型数据，其中当前事件的时间数据是使用许多(log₂N)数据位由自一预定参考点的一延迟时间来表示，由此定义一个测试矢量；

一事件生成器，用于使用事件存储器中的时间数据和事件类型数据生成一事件，其中每个事件被用作一测试矢量或一扫描矢量；以及

一模式改变电路，提供在事件存储器和事件生成器之间，用于改变在用于生成测试矢量的一标准模式和用于生成扫描矢量的一扫描模式之间的信号通道，该模式改变电路当事件存储器中的事件类型数据指示一预定字时检测该扫描模式；

其中在事件存储器的多个(log₂N)数据位中的每一位定义每个扫描矢量，且以一串行方式向该事件生成器提供N个数据位，由此在该事件存储器的每个入口产生2^N个扫描矢量。

2、如权利要求1所述的在一半导体测试系统中的装置，其中，事件存储器中的时间数据由用一参考时钟周期的整数倍形成的延迟计数数据(整数部分数据)和由参考时钟周期的分数倍形成的延迟游标数据(小数部分数据)组成。

3、如权利要求1所述的在一半导体测试系统中的装置，其中用于产生扫描矢量的时间数据被存储在与该事件存储器分别提供的一寄存器中并在扫描模式中提供给事件生成器。

4、如权利要求1所述的在一半导体测试系统中的装置，其中模式改变电路包括：

一并串转换器，用于将事件存储器中的多个(log₂N)数据位在每个入口转换成2^N位串行数据；以及

一多路复用器，用于从并串转换器选择该2^N位串行数据并在用于产生扫描矢量的扫描模式期间将该2^N位串行数据提供给事件生成器。

5、如权利要求1所述的在一半导体测试系统中的装置，其中模式改变电路包括：

一并串转换器，用于将事件存储器中的多个(log₂N)数据位在每个入口转换成2^N位串行数据；

一扫描时间寄存器，用于存储用于定义扫描矢量的时间的扫描时间数据；

一第一多路复用器，用于从并串转换器选择该2^N位串行数据并在用于产生扫描矢量的扫描模式期间将该2^N位串行数据提供给事件生成器；以及

一第二多路复用器，用于从扫描时间寄存器选择该扫描时间数据以及在用于产生扫描矢量的扫描模式期间将该扫描时间数据提供给事件生成器。

6、一基于事件的半导体测试系统，用于产生用于半导体设备的一标准测试的测试矢量以及用于半导体设备的一扫描测试的扫描矢量，包括：

一事件存储器，用于存储各个事件的时间数据和事件类型数据，其中当前事件的时间数据是使用多个(log₂N)数据位由自一预定参考点的一延迟时间来表示，由此定义一个测试矢量；

一事件生成器，用于使用事件存储器中的时间数据和事件类型数据生成一事件，其中每个事件被用作一测试矢量或一扫描矢量；以及

一模式改变电路，被提供在事件存储器和事件生成器之间，用于改变用于生成测试矢量的一标准模式和用于生成扫描矢量的一扫描模式之间的信号通道，该模式改变电路当事件存储器中的事件类型数据指示一预定字时检测该扫描模式；

一管脚电子电路，用于向在测试中的半导体设备的预定管脚提供测试矢量或扫描矢量，并且接收在测试中的半导体设备的总的响应输出用于相对于预期数据的评价；

其中在事件存储器的多个(log₂N)数据位中的每一位定义每个扫描矢量，以及2^N个数据位以一串行方式提供给该事件生成器，因此在事件存储器的每个入口产生2^N个扫描矢量。

7、如权利要求6所述的基于事件的半导体测试系统，其中事件存储器中的时间数据由用一参考时钟周期的整数倍形成的延迟计数数据(整数部分数据)和由参考时钟周期的分数倍形成的延迟游标数据(小数部分数据)组成。

8、如权利要求6所述的基于事件的半导体测试系统，其中用于产生扫描矢量的时间数据被存储在与事件存储器分别提供的一寄存器中并在扫描模式中供给事件生成器。

9、如权利要求6所述的基于事件的半导体测试系统，其中模式改变电路包括：

一并串转换器，用于将事件存储器中的多个(log₂N)数据位在每个入口转换成2^N位串行数据；以及

一多路复用器，用于从并串转换器选择该2^N位串行数据并在用于产生扫描矢量的扫描模式期间将该2^N位串行数据提供给事件生成器。

10、如权利要求6所述的基于事件的半导体测试系统，其中模式改变电路包括：

一并串转换器，用于将事件存储器中的多个(log₂N)数据位在每个入口转换成2^N位串行数据；

一扫描时间寄存器，用于存储用于定义扫描矢量的时间的扫描时间数据；

一第一多路复用器，用于从并串转换器选择该2^N位串行数据，并在用于产生扫描矢量的扫描模式期间将该2^N位串行数据提供给事件生成器；以及

一第二多路复用器，用于从扫描时间寄存器选择该扫描时间数据以及在用于产生扫描矢量的扫描模式期间将该扫描时间数据提供给事件生成器。

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