CN211785935U - 一种用于集成电路芯片的辐射测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于集成电路芯片的辐射测试系统，包括用于插接待测芯片的测试板、用于向待测芯片供电的电源以及PXI数据处理系统，其中测试板被布置在测试室中，且测试室内还布置有用于辐照待测芯片的辐照源；电源和PXI数据处理系被布置在控制室中；PXI数据处理系统包括数据采集卡、数字板卡和源测量单元板卡，数据采集卡用于采集待测芯片产生的测试数据；源测量单元板卡用于接收测试数据、对测试数据进行分析并获得分析结果；数字板卡用于接收测试数据和分析结果并进行存储。本实用新型提供的用于集成电路芯片的辐射测试系统，可以提高实验测试结果的准确性，避免出现错判或漏判问题，以及实现测试数据的存储和记录。

Description

一种用于集成电路芯片的辐射测试系统

技术领域

本实用新型涉及微电子技术领域，具体涉及一种用于集成电路芯片的辐射测试系统。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，尤其是空间技术、航空航天技术和核技术的发展，越来越多的电子元器件、电子设备需要在辐射环境中使用。电子设备中的一些元器件受到外部环境中的辐射、光照等因素影响，导致一些电参数发生改变，严重时可能会导致电子元器件失效，进而使电子设备不能正常的工作、运行。

鉴于上述情况，对用于空间技术、航空航天技术领域和核技术领域的元器件进行总剂量辐照测试试验是集成电路芯片研发和生产工作中非常重要的一环。总剂量辐照测试试验是通过测试集成电路芯片的某些电参数在辐照环境下的改变情况，进而据此分析集成电路芯片的抗辐射能力。

目前，开展总剂量辐照测试试验，主要是利用地面室的辐照源模拟空间射线对集成电路芯片的辐射进行效应评估。现阶段进行测试试验的困难在于，一般集成电路芯片的测试多借助于示波器等传统仪器，尤其是通过示波器展示输出信号波形的变化。但是在实际辐照环境下，由于波形的变化频率非常快，单纯依靠肉眼观察示波器，并不能准确捕捉到集成电路芯片的电参数的变化情况，所以很难准确分析集成电路芯片的抗辐射能力。

因此，有必要提供改进的技术方案以克服现有技术中存在的以上技术问题。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于集成电路芯片的辐射测试系统，能够提高总剂量辐照测试试验结果的准确性。

为实现上述目的，本实用新型提供的用于集成电路芯片的辐射测试系统，包括：用于插接待测芯片的测试板、用于向待测芯片供电的电源以及PXI数据处理系统，其中测试板被布置在测试室中，且测试室内还布置有用于辐照待测芯片的辐照源；电源和PXI数据处理系统被布置在控制室中；PXI数据处理系统包括数据采集卡、数字板卡和源测量单元(Source Measure Unit，SMU)板卡，其中，数据采集卡的输入端与测试板的输出端连接，以采集待测芯片产生的测试数据；源测量单元板卡的输入端与数据采集卡的输出端连接，以接收来自于数据采集卡的测试数据、对测试数据进行分析并获得分析结果；数字板卡的输入端与数据采集卡的输出端连接，以接收来自于数据采集卡的测试数据并进行存储；数字板卡的输入端还与源测量单元板卡的输出端连接，以接收分析结果并进行存储。

优选地，数字板卡与测试板连接，以向待测芯片提供激励信号。

优选地，前述用于集成电路芯片的辐射测试系统还包括与PXI数据处理系统连接的显示器，该显示器用于显示分析结果。

优选地，前述电源为直流稳压电源。

优选地，PXI数据处理系统与测试板之间通过数据屏蔽线进行连接。

优选地，前述用于集成电路芯片的辐射测试系统，还包括辐射防护装置，辐射防护装置设置在测试室与控制室之间。

优选地，辐射防护装置为铅制防护罩或铅制防护板。

本实用新型所提供的用于集成电路芯片的辐射测试系统，采用辐照源模拟辐射环境，采用PXI数据处理系统对待测芯片在辐照环境下所产生的测试数据进行存储和分析，能够准确记录测试试验过程中集成电路芯片的电参数变化数据，并可据此分析判断集成电路芯片的抗辐射能力。因此，与采用示波器观察集成电路芯片波形变化的传统测试方案相比，本实用新型提供的用于集成电路芯片的辐射测试系统，可以提高测试结果的准确性和可靠性，能够避免出现错判或漏判的问题。

进一步，通过设置与PXI数据处理系统连接的显示器，可以直观、准确地展示出待测芯片在辐照环境下的电参数变化，提高了集成电路芯片抗辐射能力的分析结果的准确性。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出本实用新型一具体实施例提供的用于集成电路芯片的辐射测试系统的结构示意图；

图2示出本实用新型一具体实施例提供的用于集成电路芯片的辐射测试系统的工作过程示意图。

附图标记说明：

100-测试室； 110-辐照源；

120-测试板； 200-控制室；

210-电源； 220-PXI数据处理系统；

221-数据采集卡； 222-数字板卡；

223-源测量单元SMU板卡； 224-显示器；

300-数据屏蔽线； 400-辐射防护装置。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以通过不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反的，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

图1示出本实用新型一具体实施例提供的用于集成电路芯片的辐射测试系统的结构示意图；图2示出本实用新型一具体实施例提供的用于集成电路芯片的辐射测试系统的工作过程示意图。如图1和图2所示，本实用新型实施例提供了一种用于集成电路芯片的辐射测试系统，包括：用于插接待测芯片的测试板120、用于向待测芯片供电的电源210以及PXI数据处理系统220。其中测试板120被布置在测试室100中，且测试室100内还布置有用于辐照待测芯片的辐照源110；电源210和PXI数据处理系统220被布置在控制室200中。测试室100和控制室200为两个独立且彼此间隔的空间。

具体的，辐照源110用于模拟发射总剂量辐照测试试验所需的空间射线。打开测试室100内的辐照源110，由辐照源110照射测试板120上的待测芯片以开展试验。

本实施例对于测试板120的具体结构不做特别限定。可以理解，对于待测芯片的种类以及试验目的不同，应采用适配的测试板120，以能够对待测芯片进行准确测试并将测试结果输出，从而满足测试要求。

一般情况下，测试板120包括印刷电路板(printed circuit board，PCB)以及固定在印刷电路板上的插座(或称为插具)和测试部件。

其中，插座用于插接待测芯片，且待测芯片借助于插座实现与测试部件之间的电连接。当然，插座的规格应与待测芯片的规格相适配。比如考虑到当前电子设备中，相当一部分集成电路芯片呈长方形，且沿长方形长边的方向具有两列管脚(Pin)，因此插座一般为双列直插插座。

测试部件具体可以包括电阻、电容、电感、接线柱等。本实施例对于测试部件的具体选择不做特别限定，只要能够满足试验需求即可。一般而言，开展总剂量辐照测试试验所需的测试数据至少包括电压值、电流值和功能(如输出信号的波形)等。

现有的测试板120，其插座一般固定在印刷电路板的中间部位，测试部件一般固定在插座周围，以方便插座与测试部件之间实现电连接、继而实现待测芯片与测试部件之间的电连接。在进行具体试验时，测试部件之间、测试部件与插座之间可以通过PCB走线以及插针、跳线帽等方式实现电连接，不再赘述。

电源210与测试板120连接，以提供总剂量辐照测试试验所需电压值的供电电压输出。优选地，电源210选用直流稳压电源，比如可采用罗德与施瓦茨公司(Rohde&Schwarz)的直流电源产品，包括但不限于

HM7042-5电源、

NGE100B电源系列、

HMP4000电源系列等，当然还可以选择其它电源产品。

本实施例中，采用单独的电源210对测试板120提供供电电压，可以在测试时精确地输出待测芯片工作电压，同时也可以对有不同工作电压需求的待测芯片进行独立地调节，避免了测试板120上待测芯片的工作电压与其它设备电源电压的相互影响，进而可以提高芯片测试时输出数据的准确性。

本实施例中，PXI数据处理系统220与测试板120连接，以采集待测芯片在辐照环境下产生的测试数据，并对采集和接收到的测试数据进行存储和分析。

具体的，PXI数据处理系统220是以PCI(Peripheral Component Interconnect)及Compact PCI为基础，再加上一些PXI特有的信号组合而成。PXI继承了PCI的电气信号，使得PXI拥有如PCI bus的极高传输数据的能力，因此能够有高达132Mbyte/s到528Mbyte/s的传输性能，在软件上是完全兼容的。另一方面，PXI采用和Compact PCI一样的机械外型结构，因此也能同样享有高密度、坚固外壳及高性能连接器的特性。

典型的PXI数据处理系统220通常包括机箱、PXI背板(backplane)、系统控制器(System controller module)以及数个外设模块(Peripheral modules)。根据实际测试需要，将一个或多个外设模块(即板卡)安装在PXI背板(即总线控制板)上，实现相应的功能。

如图1和图2所示，本实施例中，PXI数据处理系统220的外设模块(板卡)具体包括数据采集卡221、数字板卡222以及源测量单元SMU板卡223。

其中，数据采集卡221用于采集来自于测试板120的测试数据，并将采集到的测试数据分别传输给数字板卡222以及源测量单元SMU板卡223。具体而言，数据采集卡221具有输入端和输出端，其中数据采集卡221的输入端与测试板120连接，以接收和采集待测芯片在辐照环境下所产生的测试数据；数据采集卡221的输出端分别与数字板卡222的输入端以及源测量单元SMU板卡223的输入端连接，以将采集到的测试数据分别传输给数字板卡222和源测量单元SMU板卡223。

数字板卡222与数据采集卡221连接，以接收来自于数据采集卡221的测试数据并进行存储；另一方面，数字板卡222还可以与测试板120连接，以向待测芯片发出激励信号。

源测量单元SMU板卡223的输入端与数据采集卡221的输出端连接，以接收来自于数据采集卡221的测试数据，并对测试数据进行分析、得到分析结果；源测量单元SMU板卡223的输出端与数字板卡222的输入端连接，以将分析结果传输给数字板卡222；数字板卡222存储该分析结果。

本实施例中，源测量单元SMU板卡223具体可以是由National Instruments公司提供的PXIe-4143(PXI源测量单元)。当然，也可以是能够实现上述功能其它板卡。

具体的，可在源测量单元SMU板卡223中预先设定标准值(如标准电流值和标准电压值)，通过将总剂量辐照测试试验中所采集到的待测芯片的实际测试值(如测试电压值和测试电流值)与该标准值进行比对，并将比对结果(即分析结果)输出给数字板卡222。其中，若标准值与测试值之间的差异较大，则可判断该待测芯片抗辐射能力不足，难以满足辐射环境中的使用要求；若差异较小或基本相同，则可初步判断该待测芯片能够满足辐射环境中的使用要求。

如前述，数字板卡222一方面用于向待测芯片发出激励信号(电位信号的高低等)，另一方面用于存储来自于数据采集卡221的测试数据和来自于源测量单元SMU板卡223的分析结果。其中所存储的测试数据比如可以是电压值、电流值以及输出信号的波形等。

本实施例中，数字板卡222具体可以是由National Instruments公司提供的PXIe-6570 PXI数字模式仪器。PXIe-6570包括基于向量的PXI数字通道板卡，用于配置引脚映射、规格、电平、定时和patternPXIe-6570，还包括调试工具(如Shmoo)、数字示波器和用于查看历史RAM、引脚状态和系统状态的查看器。

进一步地，还可在数字板卡222内预先设定一个正确功能的标准状态，通过试验采集到的待测芯片实际的功能与标准功能(比如输出波形是否为sin波)进行对比，根据对比结果进一步确定待测芯片是否满足辐射环境的使用要求。

根据上述源测量单元SMU板卡223的分析结果及数字板卡222的对比结果，能够准确判断待测芯片在辐照照射下是否存在电参数发生明显改变，进而判断是否出现了诸如电路失效、芯片中电子元器件损坏、芯片无法正常工作等问题。

本实施例中，由于PXI数据处理系统220实现了对测试数据的存储和记录，为后续进一步分析测试结果提供了数据支持，避免采用示波器而发生的错判或漏判问题。

并且，由于辐照源110和测试板120被布置在测试室100内，而电源210和PXI数据处理系统220被布置在控制室200中，这样操作人员可在控制室200内进行操作和数据处理，免受辐射伤害。

进一步参考图1，优选地，PXI数据处理系统220通过数据屏蔽线300与测试板120连接。即PXI数据处理系统220通过数据屏蔽线300向测试室100中的测试板120发送激励信号，测试板120通过数据屏蔽线300将测试数据实时反馈给PXI数据处理系统220。

由于采用数据屏蔽线300，能够实现激励信号与测试数据的实时传输，避免了数据传输的滞后性，相较于传统技术中采用示波器的方案而言，数据传输更加及时、准确，也就避免了漏判、错判的情况发生。

并且，通过使用数据屏蔽线300来进行测试室100与控制室200之间的电压、电流、信号和数据传输，可以有效地防止粒子以及外界电磁电感等对芯片信号的影响，从而提高试验结果的准确性。

进一步地，还可在测试板120上装有用于与数据屏蔽线300相接的转接口，比如可以是SCSI68PIN高密数据屏蔽线接口，这样可以进一步保证测试数据和激励信号传输的实时性，也避免外界粒子对转接口的影响。

进一步地，还可以包括与PXI数据处理系统220连接的显示器224，用于显示分析结果；此外，显示器224还可以将测试数据以方便阅读的方式实时呈现给操作人员。

在本实施例一具体实施方式中，在双列直插插座上插接一待测芯片，测试板120接收由数字板卡222发出的激励信号，待测芯片反馈测试数据。测试数据通过数据屏蔽线300传输至数据采集卡221，由数据采集卡221将测试数据分别传输给数字板卡222和源测量单元SMU板卡223以进行相应的数据处理和存储，最终将分析、处理后的结果在显示器224上进行直观显示。因此，通过采用显示器224，可清晰地展示测试结果，避免出现错判或漏判问题。

如前述，本实施例将辐照源110和测试板120布置在测试室100中，将电源210和PXI数据处理系统220布置在控制室200中，以确保操作人员免受辐射伤害。进一步地，在测试室100与控制室200之间还可设置有辐射防护装置400，用以提供更进一步地辐射防护，确保操作人员的健康和安全。

本实施例对于辐射防护装置400的具体形式不做特别限定，只要能够实现上述辐射防护的功能即可，比如可以是铅制防护罩，该铅制防护罩可以罩设在测试室100外周；或者也可以是铅制防护板，该铅制防护板设置在测试室100与控制室200之间。

在本实用新型的另一个优选实施例中，控制室200内还布置有辐射控制系统(未图示)，该辐射控制系统与辐照源110连接，以控制实际测试试验中辐照源110发射的辐射强度、辐射类型以及控制实现辐照源110的开关控制。通过辐射控制系统，可以满足不同辐射测试试验的需求，也无需再人工到测试室100中调换辐照源110，进一步避免了操作人员遭受辐射照射的危险。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种用于集成电路芯片的辐射测试系统，其特征在于，包括：用于插接待测芯片的测试板、用于向所述待测芯片供电的电源以及PXI数据处理系统，其中所述测试板被布置在测试室中，且所述测试室内还布置有用于辐照所述待测芯片的辐照源；所述电源和所述PXI数据处理系统被布置在控制室中；

所述PXI数据处理系统包括数据采集卡、数字板卡和源测量单元板卡，其中，

所述数据采集卡的输入端与测试板的输出端连接，以采集所述待测芯片产生的测试数据；

所述源测量单元板卡的输入端与所述数据采集卡的输出端连接，以接收来自于所述数据采集卡的测试数据、对所述测试数据进行分析并获得分析结果；

所述数字板卡的输入端与所述数据采集卡的输出端连接，以接收来自于所述数据采集卡的测试数据并进行存储；所述数字板卡的输入端还与所述源测量单元板卡的输出端连接，以接收所述分析结果并进行存储。

2.根据权利要求1所述的辐射测试系统，其特征在于，所述数字板卡与所述测试板连接，以向所述待测芯片提供激励信号。

3.根据权利要求1所述的辐射测试系统，其特征在于，还包括与所述PXI数据处理系统连接的显示器，所述显示器用于显示所述分析结果。

4.根据权利要求1所述的辐射测试系统，其特征在于，所述电源为直流稳压电源。

5.根据权利要求1-4任一项所述的辐射测试系统，其特征在于，所述PXI数据处理系统与所述测试板之间通过数据屏蔽线进行连接。

6.根据权利要求1-4任一项所述的辐射测试系统，其特征在于，还包括辐射防护装置，所述辐射防护装置设置在测试室与控制室之间。

7.根据权利要求6所述的辐射测试系统，其特征在于，所述辐射防护装置为铅制防护罩或铅制防护板。

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