CN217846554U - 时间测量装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种时间测量装置及系统，包括：分选机测试连接板，用于放置待测芯片；所述待测芯片用于根据接收的波形激励指令生成待测量波形；外挂式时间测量模组，设置于测试设备外部，且与所述分选机测试连接板连接，用于接收分选机测试连接板发送的待测量波形，生成待测量波形对应的时间测量结果。本实用新型可以有效缓解待测量波形在传输过程中存在较大衰减的问题，从而显著提高了测量时间参数的准确性。

Description

时间测量装置及系统

技术领域

本实用新型涉及自动化测试设备技术领域，尤其是涉及一种时间测量装置及系统。

背景技术

ATE(Automatic Test Equipment，集成测试电路测试机)设备是半导体封装测试的关键装备，时间参数测量是ATE设备的关键功能技术。在模拟芯片测试领域，其测试设备时间测量单元(TMU，Time Measured Unit)主要是模拟测试机或数模混合测试机，然而TMU测试接口需要经过多级传输线连接至待测芯片，待测芯片输出的待测量波形传输至TMU的过程中存在较大衰减，导致TMU无法接收到真实的待测量波形，从而影响TMU测量时间参数的准确性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种时间测量装置及系统，可以有效缓解待测量波形在传输过程中存在较大衰减的问题，从而显著提高了测量时间参数的准确性。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种时间测量装置，包括：所述分选机测试连接板，用于放置待测芯片，所述待测芯片用于根据接收的波形激励指令生成待测量波形；所述外挂式时间测量模组，设置于测试设备外部，且与所述分选机测试连接板连接，用于接收所述分选机测试连接板发送的所述待测量波形，生成所述待测量波形对应的时间测量结果。

在一种实施方式中，所述外挂式时间测量模组放置在所述分选机测试连接板，或者，所述外挂式时间测量模组设置于模块总线转接板处，所述模块总线转接板放置在所述测试设备的背部。

在一种实施方式中，所述时间测量装置还包括校准电路、单刀多掷继电器和至少一个时间测量模块，所述校准电路设置在所述模块总线转接板处，所述单刀多掷继电器的动端与所述校准电路连接，所述单刀多掷继电器的不动端与所述时间测量模块连接；其中，所述校准电路用于校准所述时间测量模块的时间测量参数；所述单刀多掷继电器用于连通所述校准电路与所述时间测量模块。

在一种实施方式中，所述校准电路包括触发信号校准电路和时间量校准电路，所述触发信号校准电路设置有触发信号源，所述时间量校准电路设置有频率计；其中，所述触发信号校准电路用于通过所述触发信号源对所述时间测量模块的触发电平进行校准；所述时间量校准电路用于通过所述频率计对所述时间测量模块的时间量进行校准。

在一种实施方式中，每个所述时间测量模块均包括通讯配置电路、物理通道设置电路和供电单元；其中，所述通讯配置电路用于设定所述时间测量模块的通讯方式，所述通讯方式包括多主从通讯方式和/或异步通信方式；所述物理通道设置电路设置有通道设置接口，所述物理通道设置电路用于按照所述通道设置接口处的电平设定所述时间测量模块的物理通道号；所述供电单元设置有单路电源，所述供电单元用于通过所述单路电源为所述时间测量模块供电。

在一种实施方式中，所述通讯配置电路包括共用通讯接口和片选引脚，所述片选引脚的一端与所述共用通讯接口连接，所述片选引脚的另一端经由目标通信单元与控制终端连接。

在一种实施方式中，所述目标通信单元为异步通信单元或多主从通信单元；所述异步通信单元设置于所述测试设备外部；所述多主从通信单元设置于所述测试设备内部，所述多主从通信单元还与所述测试设备内设置的数字板卡连接。

在一种实施方式中，所述多主从通信单元和所述异步通信单元均采用菊花链拓扑结构。

在一种实施方式中，所述外挂式时间测量模组与所述分选机测试连接板通过高速信号线连接，所述高速信号线至少包括同轴线缆。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种时间测量系统，包括：上述第一方面提供的任一项所述的时间测量装置和待测芯片，所述待测芯片放置在所述时间测量装置处；其中，所述待测芯片用于针对波形激励指令生成待测量波形；所述时间测量装置用于读取所述待测量波形，并生成所述待测量波形对应的时间测量结果。

本实用新型实施例提供的一种时间测量装置及系统，包括外挂式时间测量模组和分选机测试连接板，分选机测试连接板，用于放置待测芯片；待测芯片用于根据接收的波形激励指令生成待测量波形，外挂式时间测量模组设置于测试设备外部，且与分选机测试连接板连接，用于接收分选机测试连接板发送的待测量波形，生成待测量波形对应的时间测量结果。上述时间测量装置通过将外挂式时间测量模组设置在测试设备外部，可以显著减少测试设备内部线路转接对待测量波形的影响，有效缓解待测量波形在传输过程中存在较大衰减的问题，进而显著提高了测量时间参数的准确性。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种传输路径示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种时间测量装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种时间测量装置的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种时间测量模块的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的又一种时间测量装置的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的又一种时间测量装置的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的又一种时间测量装置的结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的一种时间测量系统的结构示意图；

图9为本实用新型实施例提供的另一种时间测量系统的原理示意图。

图标：1-外挂式时间测量模组；2-分选机测试连接板；100-时间测量装置；200-待测芯片。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

目前，相关技术提供的TMU模块放置在ATE设备的机箱内部，测试芯片或晶圆一般放置于分选机或探针台，芯片(integratedcircuit，IC)产生的待测信号需要经过多级传输线到达TMU模块的测试接口。参见图1所示的一种传输路径示意图，待测信号经HB(HandlerBoard，分选机测试连接板)板卡板级传输。HB板卡经排线连接BUSDUT(模块总线转接板)母板，该BUSDUT母板位于ATE设备后背处，BUSDUT母板经同轴线缆连接至ATE设备的机箱内部TMU板卡，TMU板卡接收到IC信号后完成时间参数测量。因此，IC信号在传输过程将存在较大衰减，TMU板卡无法接受到真实IC信号，从而影响TMU测量时间参数的准确性。基于此，本实用新型实施例提供了一种时间测量装置及系统，可以有效缓解待测量波形在传输过程中存在较大衰减的问题，从而显著提高了测量时间参数的准确性。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种时间测量装置进行详细介绍。

本实用新型实施例提供了一种时间测量装置，如图2示意出了一种时间测量装置的结构示意图，图2示意出时间测量装置包括：外挂式时间测量模组1和分选机测试连接板2。分选机测试连接板2用于放置待测芯片，待测芯片用于根据接收的波形激励指令生成待测量波形；外挂式时间测量模组1，设置于测试设备外部，且与分选机测试连接板2连接，用于接收分选机测试连接板2发送的待测量波形，生成待测量波形对应的时间测量结果。

具体地，外挂式时间测量模组1根据控制端发送的测量指令，并根据测量指令测量待测量波形的时间差，从而计算时间测量结果。时间差为两待测量波形的频率差、周期差、高电平差、低电平差、上升沿差、下降沿差、占空比差或边沿位置差。

在一种实施方式中，分选机测试连接板2也即HB板卡。具体的，待测芯片与控制终端通信连接，控制终端用于向待测芯片下发波形激励指令，待测芯片用于接收波形激励指令，并生成与该波形激励指令对应的待测量波形。

在一种实施方式中，外挂式时间测量模组1设置于测试设备外部，且与分选机测试连接板2连接，外挂式时间测量模组1全称外挂DUT式高精度时间测量(TPS)模组，测试设备可以为ATE设备，诸如，TPS模组可以放置在ATE设备的BUSDUT母板处，TPS模组也可以直接放置在HB板卡。通过将TPS模组设置在ATE设备外部，可以无需BUSDUT母板转接，从而消除了ATE设备内部转接线路对待测量波形的影响，进而可以显著提高测量时间参数的准确性。

本实用新型实施例提供的时间测量装置，通过将外挂式时间测量模组设置在测试设备外部，可以显著减少测试设备内部线路转接对待测量波形的影响，有效缓解待测量波形在传输过程中存在较大衰减的问题，进而显著提高了测量时间参数的准确性。

为便于理解，本实用新型实施例提供了一种时间测量装置的具体结构，以外挂式时间测量模组放置在ATE设备的模块总线转接板(也即，上述BUSDUT母板)处，且模块总线转接板放置在ATE设备的背部为例，参见图3所示的另一种时间测量装置的结构示意图，包括TPS模组、校准电路，通信单元、HB板卡。图3示意出TPS模组和校准电路设置于BUSDUT母板处，TPS模组分别与通信单元和HB板卡连接，通信单元与控制终端PC(person computer，个人计算机)连接。

请继续参见图3，图3还示意出外挂式时间测量模组包括至少一个时间测量模块(高精度时间测量模块，TPS模块)。其中，TPS模组内的TPS模块数量与HB板卡数量一致，示例性的，TPS模组包括TPS0、TPS1、TPS2、TPSN，HB板卡包括HB0、HB1、HB2、HBN。TPS模块具备基本时间参数测量功能，如频率、周期、高电平、低电平、上升沿、下降沿、时间差、占空比、边沿位置记录等参数。另外，每个TPS模块具有单路或多路时间测量通道，诸如每个TPS模块具备A路通道和B路通道，也即单个TPS模块支持两路待测量波形输入；每一TPS模组内部均具有FPGA控制，FPGA控制均与A路通道及B路通道连接，FPGA控制用于时间差参数测量。

在实际应用中，BUSDUT母板处是ATE机箱内部各个模块测试接口和外部测试信号连接的中转接板，BUSDUT母板通常设置于ATE机箱外部，本实用新型通过将TPS模块放置在ATE设备的BUSDUT母板处，相当于把传统方案中置于ATE设备机箱内部的TPS模块放置在ATE设备机箱外部，从而不需要经过BUSDUT母板转接HB板卡和TPS模块，从而消除了ATE设备内部板卡信号连接线缆对待测量波形的影响。另外，HB板卡放置在分选机或探针台，HB板卡与TPS模块可以通过高速信号线连接，高速信号线至少包括同轴线缆，从而实现较优的信号传输。

在一种实施方式中，TPS模块与控制终端之间支持多种通讯方式，请继续参见图3，图3还示意出通信单元包括多主从通信单元和异步通信单元，其中，多主从通信单元也即DIO IIC(Inter-Integrated Circuit，多主从串行总线)通信单元，异步通信单元也即UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)通信单元。应当注意的是，DIO IIC通信单元是ATE设备的数字板卡，设置于ATE设备内部，TPS模块可通过DIO IIC通信模块完成与控制终端的通讯；UART通信单元设置于所述测试设备外部，UART通信单元不需要ATE设备内部转接，通过USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)转UART直接实现TPS与控制终端之间的通讯，可以减少ATE设备内部资源的占用。在实际应用中，DIO IIC通信单元和UART通信单元二者择一即可。

为便于对上述通讯方式进行理解，本实用新型实施例提供了如图4所示的一种时间测量模块的结构示意图，每个时间测量模块均包括通讯配置电路、物理通道设置电路、供电单元和信号输入单元。

在一种实施方式中，通讯配置电路用于设定时间测量模块的通讯方式，通讯方式包括多主从通信方式或异步通信方式，多主从通信方式也即DIO IIC通讯方式，异步通信方式也即UART通信方式。具体的，通讯配置电路包括共用通讯接口和片选引脚(诸如，CS片选引脚)，CS片选引脚的一端与共用通讯接口连接，CS片选引脚的另一端经由目标通信单元与控制终端连接，目标通信单元为上述DIO IIC通信单元或UART通信单元。在实际应用中，两种通讯方式共用通讯接口，通过CS片选引脚的上拉与下拉设定选择通讯方式。

在一种实施方式中，物理通道设置电路设置有通道设置(SW)接口，物理通道设置电路用于按照SW接口处的电平设定时间测量模块的物理通道号。在一种实施方式中，可以通过SW接口的上拉与下拉设定物理通道号。示例性的，诸如图4中0R上拉代表高电平1，10M上拉代表低电平0，若SW3、SW2、SW1、SW0的电平状态分别为0、0、0、1，通过2进制换算确定物理通道号为1；若SW3、SW2、SW1、SW0的电平状态分别为0、1、0、0，则确定物理通道号为4。

在一种实施方式中，供电单元设置有单路电源，供电单元用于通过单路电源为时间测量模块供电。另外，图4中single_A代表A路通道输入的待测量波形，single_B代表B路通道输入的待测量波形，A、B信号输入序号可进行灵活调换。

在前述图4的基础上，本实用新型实施例提供了如图5所示的另一种时间测量装置的结构示意图，TPS模块支持UART串口通讯，同时支持DIO IIC通讯。UART串口通讯与UART通讯使用同一种通讯线路，通讯线路只需2条通讯信号线，通讯支持1主对多从，DIO IIC通信单元和UART通信单元均采用菊花链拓扑结构。其中，一主对多从指一个控制终端对多个TPS模块。

在一种实施方式中，BUSDUT母板处还通过预留接口的方式设计校准电路(CHK)，校准电路通过开关切换至内部VI源(也即，标准信号源或触发信号源)，开关闭合后可以利用VI源产生的标准信号对触发信号进行校准，测试时不会占用ATE设备内部资源。其中，预留接口是指DIO IIC通信单元和UART通信单元共用相同的线路，DIO IIC通信单元的通信线路通过BUSDUT母板连接到DIO板卡，UART直连到串口模块，两种方式二选一，线路均预留可选。进一步的，时间测量装置还包括校准电路和单刀多掷继电器，校准电路设置在模块总线转接板处，单刀多掷继电器的动端与校准电路连接，单刀多掷继电器的不动端与时间测量模块连接。其中，校准电路用于校准时间测量模块的时间测量参数，单刀多掷继电器用于连通校准电路与时间测量模块。

为便于对校准电路进行理解，本实用新型实施例还提供了如图6所示的另一种时间测量装置的结构示意图，图6示意出N个TPS模块，每个TPS模块均包括A路通道和B路通道，且每路通道均通过单刀双掷继电器连接至校准电路，校准电路包括触发信号校准电路和时间量校准电路，触发信号校准电路设置有触发信号源，时间量校准电路设置有频率计。触发信号校准电路用于通过触发信号源对时间测量模块的触发电平进行校准，时间量校准电路用于通过频率计对时间测量模块的时间量进行校准。

在具体实现时，单刀双掷继电器要求具有较好的高频性能，较低的传输损耗。另外，图6还示意出了同轴线接口或其他高速连接器接口，TPS模块需要校准触发电平及时间量，校准触发电平需要连接至触发信号源，触发信号源一般由ATE设备内部提供，校准时间量需要连接至时间测量基准仪器，诸如前述频率计，时间量可以包括测量频率、校准测量的频率和标准频率计的偏差。

对于前述实施例，本实用新型实施例还提供了如图7所示的另一种时间测量装置的结构示意图，TPS模块放置在ATE设备的BUSDUT母板处，HB板卡放置在分选机或探针台中。TPS模块与HB板卡之间通过同轴线缆或其它高速信号线连接，此连接可以实现较小的信号传输损耗。

在另一种实施方式中，若不需要多工位测试，可以直接将外挂式时间测量模组放置在分选机测试连接板，待测芯片产生待测量波形直接通过PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)上的走线进行信号传输，待测芯片的待测量波形到TPS模块之间的距离可以显著减小，从而可以实现最小的信号传输损耗。

对于前述实施例提供的时间测量装置，本实用新型实施例还提供了一种时间测量系统，参见图8所示的一种时间测量系统的结构示意图，该系统包括前述实施例提供的时间测量装置100和待测芯片200，待测芯片200放置在时间测量装置100处。待测芯片用于针对波形激励指令生成待测量波形，时间测量装置用于读取待测量波形，并生成待测量波形对应的时间测量结果。

本实用新型实施例提供的时间测量系统，通过将外挂式时间测量模组设置在ATE设备外部，可以显著减少ATE设备内部线路转接对待测量波形的影响，有效缓解待测量波形在传输过程中存在较大衰减的问题，进而显著提高了测量时间参数的准确性。

为便于对上述时间测量系统进行理解，本实用新型实施例还提供了如图9所示的一种时间测量系统的原理示意图，参见如下步骤S902至步骤S924：

步骤S902，控制终端向TSP模块发送测量指令。其中，开始测量指令主要包括TPS测量模式、精度等级、测量数据量、是否均值取样、是否滤波等指令。

步骤S904，测量指令经USB转UART串口模块将通信协议转换。

步骤S906，各个TSP模块接收转换后的测量指令。

步骤S908，各个TPS模块内部判定该TSP模块是否使能。如果是，执行步骤S910；如果否，执行步骤S906。

步骤S910，控制终端发送波形激励指令至待测芯片或晶圆。

步骤S912，待测芯片或晶圆输出待测量波形。

步骤S914，待测量波形经传输线至TPS模块的A路通道和B路通道。A路通道和B路通道单独使用时，可以测量频率、周期、高电平、低电平、上升沿、下降沿、占空比、边沿位置等参数；A路通道和B路通道同时使用时可以测量各类时间差参数。

步骤S916，TPS模块开始进行波形测量。

步骤S918，控制终端发送测量结果获取指令至TPS模块。

步骤S920，使能TPS模块返回时间测量结果。

步骤S922，时间测量结果经UART模块返回控制终端。

步骤S924，判断是否再次获取时间测量结果。如果是，执行步骤S918；如果否，结束。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的时间测量系统的具体工作过程，可以参考前述实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种时间测量装置，其特征在于，包括：

分选机测试连接板，用于放置待测芯片；所述待测芯片用于根据接收的波形激励指令生成待测量波形；

外挂式时间测量模组，设置于测试设备外部，且与所述分选机测试连接板连接，用于接收所述分选机测试连接板发送的所述待测量波形，生成所述待测量波形对应的时间测量结果。

2.根据权利要求1所述的时间测量装置，其特征在于，所述外挂式时间测量模组放置在所述分选机测试连接板，或者，所述外挂式时间测量模组设置于模块总线转接板处，所述模块总线转接板放置在所述测试设备的背部。

3.根据权利要求2所述的时间测量装置，其特征在于，所述时间测量装置包括校准电路、单刀多掷继电器和至少一个时间测量模块，所述校准电路设置在所述模块总线转接板处，所述单刀多掷继电器的动端与所述校准电路连接，所述单刀多掷继电器的不动端与所述时间测量模块连接；其中，

所述校准电路用于校准所述时间测量模块的时间测量参数；

所述单刀多掷继电器用于连通所述校准电路与所述时间测量模块。

4.根据权利要求3所述的时间测量装置，其特征在于，所述校准电路包括触发信号校准电路和时间量校准电路，所述触发信号校准电路设置有触发信号源，所述时间量校准电路设置有频率计；其中，

所述触发信号校准电路用于通过所述触发信号源对所述时间测量模块的触发电平进行校准；

所述时间量校准电路用于通过所述频率计对所述时间测量模块的时间量进行校准。

5.根据权利要求3所述的时间测量装置，其特征在于，每个所述时间测量模块均包括通讯配置电路、物理通道设置电路和供电单元；其中，

所述通讯配置电路用于设定所述时间测量模块的通讯方式，所述通讯方式包括多主从通讯方式或异步通信方式；

所述物理通道设置电路设置有通道设置接口，所述物理通道设置电路用于按照所述通道设置接口处的电平设定所述时间测量模块的物理通道号；

所述供电单元设置有单路电源，所述供电单元用于通过所述单路电源向所述时间测量模块供电。

6.根据权利要求5所述的时间测量装置，其特征在于，所述通讯配置电路包括共用通讯接口和片选引脚，所述片选引脚的一端与所述共用通讯接口连接，所述片选引脚的另一端经由目标通信单元与控制终端连接。

7.根据权利要求6所述的时间测量装置，其特征在于，所述目标通信单元为异步通信单元或多主从通信单元；

所述异步通信单元设置于所述测试设备外部；

所述多主从通信单元设置于所述测试设备内部，所述多主从通信单元还与所述测试设备内设置的数字板卡连接。

8.根据权利要求7所述的时间测量装置，其特征在于，所述多主从通信单元和所述异步通信单元均采用菊花链拓扑结构。

9.根据权利要求1所述的时间测量装置，其特征在于，所述外挂式时间测量模组与所述分选机测试连接板通过高速信号线连接，所述高速信号线至少包括同轴线缆。

10.一种时间测量系统，其特征在于，包括：上述权利要求1-9任一项所述的时间测量装置和待测芯片，所述待测芯片放置在所述时间测量装置处；其中，

所述待测芯片用于针对波形激励指令生成待测量波形；

所述时间测量装置用于读取所述待测量波形，并生成所述待测量波形对应的时间测量结果。

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