CN219777909U - 一种wat测试装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种WAT测试装置，涉及电路领域，包括控制模块和与N个测试点一一对应连接的N个SMU；与测试点一一对应连接的SMU可以对需要测试的多个测试点进行同步测试，实现了对多个测试点的并行测试；操作方便快捷，大大节约了测试过程所需的时间，提高了测试效率；不需要通过设置在SMU和测试点之间的开关矩阵对测试点进行调整，避免了开关矩阵的干扰，提高了SMU的输出精度，SMU和测试点直接连接，传输距离短，也进一步保证了测试数据的准确性，减小误差，提高了整个测试过程的精度和准确性，保证了整个测试过程的可靠性和安全性。本实用新型还公开了一种WAT测试系统，具有与上述WAT测试装置相同的有益效果。

Description

一种WAT测试装置及系统

技术领域

本实用新型涉及电路领域，特别是涉及一种WAT测试装置。本实用新型还涉及一种WAT测试系统。

背景技术

WAT(Wafer Acceptance Test，晶圆接受测试)是在晶圆产品流片结束之后和品质检验之前，用于测量特定测试结构的电性参数,例如电感、电容和电阻等参数。也可称WAT为PCM(Process Control Monitor，工艺控制监测)。WAT通过测试晶圆上特定测试结构的电性参数，检测每片晶圆产品的工艺情况，评估半导体制造过程的质量和稳定性，判断晶圆产品是否符合该工艺技术平台的电性规格要求。WAT数据可以作为晶圆产品交货的质量凭证，还可以反映生产线的实际生产情况，通过收集和分析WAT数据可以监测生产线的情况，也可以判断生产线变化的趋势，对可能发生的情况进行预警。WAT在测试精度，效率等方面存在一定要求，对于集成电路的质量监控的完善等方面具有重要意义。

现有技术中，WAT一般采用的是串行测试系统，利用单个或少量的几个SMU(SourceMeasure Unit，信号源测量单元)和开关矩阵配合使用，开关矩阵设置在SMU与测试点之间，开关矩阵内包括与测试点相同数量的开关组，当存在多个测试点时，需要通过切换导通不同的开关组实现对测试点的调整，一次测试只能针对单个或少量几个测试点进行测试，测试效率低，对于开关矩阵的切换过程麻烦，整个测试过程耗时长，且由于开关矩阵在使用时存在漏电等情况，容易影响SMU的输出精度，导致最终测试结果存在较大误差。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种WAT测试装置及系统，与测试点一一对应连接的SMU可以对需要测试的多个测试点进行同步测试，实现了对多个测试点的并行测试；操作方便快捷，大大节约了测试过程所需的时间，提高了测试效率；不需要通过设置在SMU和测试点之间的开关矩阵对测试点进行调整，避免了开关矩阵的干扰，提高了SMU的输出精度，SMU和测试点直接连接，传输距离短，也进一步保证了测试数据的准确性，减小误差，提高了整个测试过程的精度和准确性，保证了整个测试过程的可靠性和安全性。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种WAT测试装置，包括控制模块和N个SMU，N为正整数；N个所述SMU与N个测试点一一对应连接；

所述控制模块与N个所述SMU连接，用于基于测试指令控制SMU对对应的测试点进行测试。

优选地，还包括通讯模块；所述通讯模块与所述控制模块连接，用于将所述测试指令传输至所述控制模块，接收所述控制模块返回的测试数据。

优选地，所述通讯模块包括光模块，光电转换模块和通信板；所述光模块与所述光电转换模块的一端连接，所述光电转换模块的另一端与所述通信板的一端连接，所述通信板的另一端与所述控制模块连接；

所述光模块用于将所述测试指令转换为光信号，将所述光电转换模块输出的光信号转换为电信号；

所述光电转换模块用于将所述光模块输出的光信号和所述通信板输出的电信号进行光电转换，以便所述通信板将所述测试指令传输至所述控制模块，所述光模块通过所述通信板接收所述控制模块返回的测试数据。

优选地，还包括电源模块；所述电源模块分别与所述通讯模块，所述控制模块和N个所述SMU连接；所述电源模块用于为所述通讯模块，所述控制模块和N个所述SMU供电。

优选地，所述电源模块包括直流供电模块和交流供电模块；所述直流供电模块分别与所述通讯模块和所述控制模块连接，所述交流供电模块与N个所述SMU连接。

优选地，还包括外部信号模块和开关矩阵模块；所述外部信号模块与所述开关矩阵模块连接，所述开关矩阵模块分别与所述控制模块和N个所述SMU连接，用于基于所述控制模块的控制将所述外部信号模块的输出信号传输至所述SMU。

优选地，所述控制模块包括主控制模块和从控制模块；所述主控制模块分别与所述从控制模块和所述开关矩阵模块连接，所述从控制模块分别与所述开关矩阵模块和N个所述SMU连接，所述开关矩阵模块与N个所述SMU连接；

所述主控制模块用于基于所述测试指令和所述外部信号模块的输出信号控制所述从控制模块；

所述从控制模块用于基于所述测试指令，所述主控制模块和所述开关矩阵模块控制SMU对对应的测试点进行测试。

优选地，所述开关矩阵模块包括第一开关矩阵和第二开关矩阵；所述第一开关矩阵分别与所述外部信号模块，所述第二开关矩阵和所述主控制模块连接，所述第二开关矩阵分别与所述从控制模块和N个所述SMU连接；

所述第一开关矩阵用于基于所述主控制模块的控制将所述外部信号模块的输出信号传输至所述第二开关矩阵；

所述第二开关矩阵用于基于所述从控制模块的控制将接收到的所述外部信号模块的输出信号传输至所述SMU。

优选地，当N个所述SMU为M组时，M为正整数；所述从控制模块包括与M组所述SMU一一对应连接的M个从控制器；对应地，所述第二开关矩阵包括与M组所述SMU一一对应连接的M个子开关矩阵，且M个所述从控制器与M个所述子开关矩阵一一对应连接，M个所述从控制器分别与所述主控制模块连接，M个所述子开关矩阵分别与所述第一开关矩阵连接。

为解决上述技术问题，本实用新型还提供了一种WAT测试系统，包括待测产品和如上述所述的WAT测试装置，所述待测产品和所述WAT测试装置连接。

本实用新型提供了一种WAT测试装置，包括控制模块和N个SMU，N为正整数；N个SMU与N个测试点一一对应连接；与测试点一一对应连接的SMU可以对需要测试的多个测试点进行同步测试，实现了对多个测试点的并行测试；操作方便快捷，大大节约了测试过程所需的时间，提高了测试效率；不需要通过设置在SMU和测试点之间的开关矩阵对测试点进行调整，避免了开关矩阵的干扰，提高了SMU的输出精度，SMU和测试点直接连接，传输距离短，也进一步保证了测试数据的准确性，减小误差，提高了整个测试过程的精度和准确性，保证了整个测试过程的可靠性和安全性。

本实用新型还提供了一种WAT测试系统，具有与上述WAT测试装置相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型提供的一种WAT测试装置的结构示意图；

图2为本实用新型提供的另一种WAT测试装置的结构示意图；

图3为本实用新型提供的一种WAT测试系统的结构示意图；

图4为本实用新型提供的一种WAT测试装置的硬件架构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种WAT测试装置及系统，与测试点一一对应连接的SMU可以对需要测试的多个测试点进行同步测试，实现了对多个测试点的并行测试；操作方便快捷，大大节约了测试过程所需的时间，提高了测试效率；不需要通过设置在SMU和测试点之间的开关矩阵对测试点进行调整，避免了开关矩阵的干扰，提高了SMU的输出精度，SMU和测试点直接连接，传输距离短，也进一步保证了测试数据的准确性，减小误差，提高了整个测试过程的精度和准确性，保证了整个测试过程的可靠性和安全性。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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。

请参照图1，图1为本实用新型提供的一种WAT测试装置的结构示意图；

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种WAT测试装置21，包括控制模块1和N个SMU2，N为正整数；N个SMU2与N个测试点3一一对应连接；

控制模块1与N个SMU2连接，用于基于测试指令控制SMU2对对应的测试点3进行测试。

具体地，在接收到测试指令后，控制模块1会根据测试指令的内容控制SMU2的工作模式，SMU2的工作模式由对应的测试点3需要进行测试的内容确定，如测试点3中某一个需要进行电流参数的测试，则对应的SMU2会输出电流源或电流表的信号，以此实现对该测试点3的电流参数的测试；SMU2按对应的工作模式启动并向测试点3输出对应的信号后，在预设时间段后会接收测试点3返回的测试数据，测试数据包括测试点3对应的器件的电性参数，SMU2将接收到的测试数据返回到控制模块1中，以便控制模块1进行后续的传输或分析数据等操作。

可以理解的是，N个SMU2与N个测试点3一一对应连接，控制模块1可以在一次测试过程中将N个测试点3全部进行测试，实现对N个测试点3的并行测试，控制模块1对N个SMU2的工作模块的控制和回读数据都可以同时进行，这种结构大大节约了测试过程所需的时间，提高了测试效率。回读数据可以是在控制模块1接收到回读指令后进行，也可以是提前设定在输出信号的预设时间段后直接回读，对于回读数据的操作设置和具体实现方式等本申请在此不做特别的限定，可以根据实际应用中的应用需求等进行选择。

需要说明的是，测试指令一般由上位机或其他远端设备传输至控制模块1，若传输距离较远，也可以借助通讯模块来实现，也可以是直接将测试指令输入到控制模块1中，测试指令中可以包括对N个测试点3的测试指令，也可以是针对N个测试点3中的部分测试点3的指令，控制模块1会根据测试指令的内容选择性地控制对应的SMU2完成测试过程。对测试指令的来源，具体内容和实现方式等本申请在此不做特别的限定，可以根据实际应用中的应用需求等进行选择。

具体地，测试点3指的是待测产品22上被用来测试电性参数的特定位置或特定结构，通过分析测试点3的测试结果来评估待测产品22的质量和稳定性等各方面情况，通常情况下，待测产品22指的是晶圆产品，晶圆是半导体的薄片，例如晶体硅(c-Si)，用于制造集成电路，是芯片和集成电路的重要部分。对测试点3的测试也就是通过测试晶圆上特定测试结构的电性参数，检测每片晶圆产品的工艺情况，评估半导体制造过程的质量和稳定性，判断晶圆产品是否符合该工艺技术平台的电性规格要求。

一般地，测试点3是基于探针卡(probe card)形成的，作为待测产品22和测试装置之间的连接器，探针卡上存在多个引脚，也称为PIN脚，测试装置通过PIN脚与待测产品22上的特定位置或特定结构的测试点3连接，每个PIN脚对应一个测试点3。对于测试点3的实现方式和具体选择位置或结构等本申请在此不做特别的限定，可以根据实际应用中待测产品22的具体结构和应用需求等进行选择。

可以理解的是，SMU2存在多种工作模式，是一个可以输出电流源，电压源，电流表，电压表且最小电流精度达到500fa的数控源表，一般是通过输出的信号对测试点3的电流和电压进行检测，以此来实现对待测产品22的测试过程。对于SMU2的类型和具体实现方式等本申请在此不做特别的限定，可以根据实际应用中的应用需求等进行选择，实际应用中，可以选择高精度SMU2进一步提高测试结果的准确性和可靠性，提高测试效率。

具体地，控制模块1可以通过处理器实现，也可以是处理器和存储器结合实现，控制模块1可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。控制模块1可以采用DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)、FPGA(Field－ProgrammableGate Array，现场可编程门阵列)、PLA(Programmable Logic Array，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。控制模块1也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称中央处理器；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。对于控制模块1的类型和具体实现方式等本申请在此不做特别的限定，可以根据实际应用中的应用需求等进行选择。

本实用新型提供了一种WAT测试装置21，包括控制模块1和N个SMU2，N为正整数；N个SMU2与N个测试点3一一对应连接；与测试点3一一对应连接的SMU2可以对需要测试的多个测试点3进行同步测试，实现了对多个测试点3的并行测试；操作方便快捷，大大节约了测试过程所需的时间，提高了测试效率；不需要通过设置在SMU2和测试点3之间的开关矩阵对测试点3进行调整，避免了开关矩阵的干扰，提高了SMU2的输出精度，SMU2和测试点3直接连接，传输距离短，也进一步保证了测试数据的准确性，减小误差，提高了整个测试过程的精度和准确性，保证了整个测试过程的可靠性和安全性。

在上述实施例的基础上，

作为一种优选地实施例，还包括通讯模块；通讯模块与控制模块1连接，用于将测试指令传输至控制模块1，接收控制模块1返回的测试数据。

考虑到实际应用中，一般需要上位机或其他远端设备发出测试指令和/或接收测试数据，增加设置了通讯模块，用来实现上位机和控制模块1之间的数据通信，以上位机为例，当上位机中设置好了测试指令后，上位机控制通讯模块将测试指令传输到控制模块1，控制模块1根据接收到的测试指令完成后续的测试过程；当控制模块1接收到回读的测试数据后，会通过通讯模块将测试数据返回到上位机中，以便上位机后续对于数据的整理分析等工作。

具体地，通讯模块的实现方式有很多种，例如光纤通信，普通微波通信，和电力线载波通信等，可以是有线通讯模块，也可以是无线通讯模块，所采用的通信协议和通信接口等也存在多种选择，通信协议如SPI(Serial Peripheral interface，串行外围设备接口)，CAN(Controller Area Network，控制器域网)总线和I2C(Inter-Integrated CircuitBUS，集成电路总线)等，通信接口如LVDS(Low Voltage Differential Signaling，低电压差分信号)接口,HDMI(High Definition Multimedia Interface，高清多媒体接口)和DVI(Digital Visual Interface，数字视频接口)等，对于通讯模块的类型和具体实现方式等本申请在此不做特别的限定，可以根据实际应用中的应用需求和数据传输量等进行选择。对于通讯模块与上位机和/或控制模块1之间的信号传输方式本申请在此不做特别的限定，存在多种方式的选择。

考虑到实际应用中，一般需要上位机或其他远端设备发出测试指令和/或接收测试数据，增加设置了通讯模块，以便上位机和控制模块1之间的数据通信，是测试指令的一种具体实现方式，以便后续控制模块1和SMU2的准确实现，进一步完善了测试过程，保证了整个测试过程的可靠性和安全性。

作为一种优选地实施例，通讯模块包括光模块，光电转换模块和通信板；光模块与光电转换模块的一端连接，光电转换模块的另一端与通信板的一端连接，通信板的另一端与控制模块1连接；

光模块用于将测试指令转换为光信号，将光电转换模块输出的光信号转换为电信号；

光电转换模块用于将光模块输出的光信号和通信板输出的电信号进行光电转换，以便通信板将测试指令传输至控制模块1，光模块通过通信板接收控制模块1返回的测试数据。

具体地，当通讯模块采用的是光纤通信的方式时，通常包括光模块，光电转换模块和通信板；光模块与上位机或其他远端设备连接，并通过光纤与光电转换模块连接，在接收到上位机发出的测试指令后，将其转换为光信号，通过光纤将测试指令传输至光电转换模块，光电转换模块将其进行转换为电信号后传输至通信板，通信板再将测试指令传输到控制模块1；当控制模块1发送回读的测试数据时，通信板在接收到测试数据后将其通过光电转换模块转换为光信号，再通过光纤传输到光模块，光模块将其返回输出到上位机中，以便上位机后续的整理和分析数据等操作。

具体地，对于光模块，光电转换模块和通信板的类型和具体实现方式等本申请在此不做特别的限定，可以根据实际应用中的应用需求等进行选择。光模块可以采用SFP(Small Form-factor Pluggable，小型可热插拔光模块)，SFF(Small Form Factor，小型化光纤连接器)和GBIC(Gigabit Interface Converter，千兆以太网路界面转换器)等；光电转换模块可以选择光纤收发器等；通信板可以选择多通道通信板或其他种类的通信板；对于传输过程中的光纤等线路的类型和具体实现方式等本申请在此不做特别的限定。

具体地，当通讯模块采用的是光纤通信的方式时，通常包括光模块，光电转换模块和通信板；光纤通信的速度快、损耗低、尺寸小、抗干扰能力强、信息承载能力大，使用寿命长，可以进一步提高测试指令的准确性和可靠性，以便后续测试过程的准确实现，确保了整个测试过程的精度和准确性，保证了整个测试过程的可靠性和安全性。

作为一种优选地实施例，还包括电源模块；电源模块分别与通讯模块，控制模块1和N个SMU2连接；电源模块用于为通讯模块，控制模块1和N个SMU2供电。

考虑到通讯模块，控制模块1和SMU2的正常工作都需要供电电源，在测试装置中增加设置了电源模块，通过电源模块直接为通讯模块，控制模块1和SMU2供电，不需要再外接电源来保证测试装置的正常运行，同时考虑到通讯模块，控制模块1和SMU2可能需求的电源电压或电源类型存在区别，电源模块与通讯模块，控制模块1和SMU2之间分别进行连接。

具体地，对于电源模块的具体电路结构和实现方式等本申请在此不做特别的限定，可以根据实际应用中通讯模块，控制模块1和SMU2的具体实现方式等进行选择；可以是单纯的直流供电，也可以是直流供电和交流供电同时应用；一般地，通讯模块和控制模块1仅需要直流供电即可实现，SMU2的供电可以通过直流电源实现，也可以通过交流电源实现。

考虑到通讯模块，控制模块1和SMU2的正常工作都需要供电电源，在测试装置中增加设置了电源模块，在测试装置内部直接为通讯模块，控制模块1和SMU2供电，电源模块设计简单灵活，供电效率高，易于维护，保证了整个测试装置的正常运行，确保了测试过程的可靠性和安全性。

作为一种优选地实施例，电源模块包括直流供电模块和交流供电模块；直流供电模块分别与通讯模块和控制模块1连接，交流供电模块与N个SMU2连接。

考虑到SMU2的设计通常为隔离浮地设计，需要使用变压器实现隔离的效果，需要交流电来驱动变压器；电源模块包括了直流供电模块和交流供电模块，对于直流供电模块和交流供电模块的具体电路结构，电源电压值和实现方式等本申请在此不做特别的限定，可以根据实际应用中通讯模块，控制模块1和SMU2的具体实现方式等进行选择，对于SMU2的具体设计实现本申请在此不做特别的限定，通常情况下通过连接两个变压器实现隔离浮地设计。

具体地，通常电源模块的输入端也即整个测试装置的进电为交流220V，直流供电模块会先将AC220V的交流电压转换为DC48V的直流电压，再将48V转为12V的直流电压为通讯模块供电，将48V转为5V的直流电压为控制模块1供电。交流供电模块将交流220V调制成交流110V 19.5kHz的交流电，为N个SMU2供电。实际应用中，直流电加上具有逆变功能的驱动电路也可以实现交流驱动变压器，当电源模块中未设置交流供电模块时，也可以用此种方式为SMU2供电。

考虑到SMU2的设计通常为隔离浮地设计，需要使用变压器实现隔离的效果，需要交流电来驱动变压器；电源模块包括了直流供电模块和交流供电模块，直接设置了交流供电模块为SMU2供电，无须进行直流转交流所用的驱动电路，提高电源的使用效率，使整个测试装置的结构更简单便捷，减小体积，有利于整个测试装置的广泛应用，扩展了测试装置的应用范围。

请参照图2，图2为本实用新型提供的另一种WAT测试装置的结构示意图；

作为一种优选地实施例，还包括外部信号模块4和开关矩阵模块5；外部信号模块4与开关矩阵模块5连接，开关矩阵模块5分别与控制模块1和N个SMU2连接，用于基于控制模块1的控制将外部信号模块4的输出信号传输至SMU2。

考虑到对于测试点3的测试过程还会涉及到其他种类的电性参数，增加设置了外部信号模块4和开关矩阵模块5；外部信号模块4输出的信号接入开关矩阵模块5中，开关矩阵模块5包括和N个SMU2对应的开关组，控制模块1基于测试指令确定是哪一个测试点3对应的SMU2需要接入外部信号，将该测试点3的SMU2对应的开关组导通，外部信号输入通过开关矩阵传输到SMU2，再根据SMU2的工作模式判断是否接入到测试点3；需要说明的是，SMU2的工作模式包括内部信号输出和外部信号输出，当SMU2处于外部信号输出的状态时，SMU2将接收到的外部信号接入测试点3，以完成对测试点3的测试过程；当SMU2处于内部信号输出的状态时，SMU2会直接基于控制模块1输出自身的信号。

具体地，外部信号模块4包括LCR(Inductance-Capacitance-Resistance)电桥，DMM(Digital Multi-Meter，数字万用表)和SMU等仪器仪表，LCR电桥可以用来测量电感、电容和电阻参量；DMM包括安培计、电压表和欧姆计等功能，可以用来对电压、电阻和电流等参数进行测量；对于外部信号模块4的类型和具体实现方式等本申请在此不做特别的限定，可以根据实际应用中的应用需求等进行选择，不限于上述的几种类型。开关矩阵模块5通常通过继电器等开关器件实现，对于开关矩阵模块5的类型和具体实现方式等本申请在此不做特别的限定，可以根据实际应用中的应用需求等进行选择，可以采用低漏电开关实现，整个开关矩阵模块5采用低漏电开关矩阵，以进一步减少开关矩阵模块5对整个测试过程的干扰，进一步保证测试结果的准确性。

考虑到对于测试点3的测试过程还会涉及到其他种类的电性参数，增加设置了外部信号模块4和开关矩阵模块5；实际应用中，可以接入外部仪器仪表，实现切换外部信号输入，通过外部信号模块4和控制模块1对开关矩阵模块5的控制实现对测试点3不同类型的电性参数的测试过程，扩展了测试过程的应用场景，有利于整个测试装置的广泛应用，扩展了测试装置的应用范围。

作为一种优选地实施例，控制模块1包括主控制模块和从控制模块；主控制模块分别与从控制模块和开关矩阵模块5连接，从控制模块分别与开关矩阵模块5和N个SMU2连接，开关矩阵模块5与N个SMU2连接；

主控制模块用于基于测试指令和外部信号模块4的输出信号控制从控制模块；

从控制模块用于基于测试指令，主控制模块和开关矩阵模块5控制SMU2对对应的测试点3进行测试。

作为一种具体的实施例，控制模块1包括主控制模块和从控制模块；当外部信号模块4不存在信号输出时，主控制模块在接收到测试指令后可以根据测试指令对从控制模块进行控制，如通过所述从控制模块同步控制同一组测试点3的SMU2的工作模式；还可以通过主控制模块实现对从控制模块的启动和/或关闭等操作；主控制模块还可以接收从控制模块的硬件信息，以此判断从控制模块的工作状态，以便工作人员及时发现从控制模块的故障或其他情况；当外部信号模块4存在信号输出时，主控制模块还可以通过控制从控制模块和开关矩阵模块5，控制从控制模块执行对应的操作，将开关矩阵模块5中对应的开关组导通，以使对应的SMU2接收到外部信号，完成后续的测试过程。对于主控制模块基于测试指令和外部信号模块4的输出信号控制从控制模块的具体实现方式等本申请在此不做特别的限定，可以根据实际应用中的应用需求等进行选择。

需要说明的是，主控制模块通过所述从控制模块同步控制同一组测试点3的SMU2的工作模式主要考虑到某几个测试点3可能针对的是同一器件或结构进行的测试，此时为了进一步确保测试数据的准确性和可靠性，最好将这几个测试点3作为一组测试点3，对应的一组SMU2同时输出信号进行测试，同时进行回读数据的操作，以实现同一器件或结构在同一时间的多个参数的测试过程。实现同步控制存在多种方式，可以采用TRIG线或其他的同步方式，如通过在SPI或I2C协议内部商定同步信号等方式，本申请在此不做特别的限定。

具体地，控制模块1包括主控制模块和从控制模块；通过主控制模块和从控制模块的多级控制，可以实现对测试过程的更准确的控制，通过主控制模块对从控制模块监测和控制，便于对测试过程更准确的监测，有利于整个测试装置各部分的协调工作，进一步确保了测试装置的可靠性和安全性。

作为一种优选地实施例，开关矩阵模块5包括第一开关矩阵和第二开关矩阵；第一开关矩阵分别与外部信号模块4，第二开关矩阵和主控制模块连接，第二开关矩阵分别与从控制模块和N个SMU2连接；

第一开关矩阵用于基于主控制模块的控制将外部信号模块4的输出信号传输至第二开关矩阵；

第二开关矩阵用于基于从控制模块的控制将接收到的外部信号模块4的输出信号传输至SMU2。

与控制模块1对应地，开关矩阵模块5包括第一开关矩阵和第二开关矩阵；第一开关矩阵与主控制模块对应连接，第二开关矩阵与从控制模块对应连接，当外部信号模块4存在信号输出时，主控制模块通过控制第一开关矩阵内部开关组的导通或关断实现对外部信号的传输，同时向从控制模块下发控制指令，从控制模块根据控制指令控制第二开关矩阵中对应的开关组导通，外部信号经第一开关矩阵和第二开关矩阵输出到对应的SMU2中。

可以理解的是，从控制模块实现对N个SMU2的控制，对应地，主控制模块也可以连接CHUNK板和GNDU(接地单元)等，以便主控制模块实现对整个测试过程的进一步控制；当待测产品22为晶圆产品时，晶圆产品的背面的电极需要上电且具备一定的偏压情况下才可能进行后续的正常测试过程，主控制模块可以基于测试指令控制CHUNK板给晶圆产品的背面上电，以便后续测试过程的正常进行；GNDU主要是为一起使用的其它仪器资源提供有源的地。主控制模块可以基于测试指令控制GNDU实现对SMU2等器件的接地控制，有源地不需要担心大电流造成的电阻压降是否会影响测量结果，进一步提高测试结果的准确性和可靠性。

具体地，与控制模块1对应地，开关矩阵模块5包括第一开关矩阵和第二开关矩阵；第一开关矩阵与主控制模块对应连接，第二开关矩阵与从控制模块对应连接，主控制模块通过第一开关矩阵实现对外部信号的进一步控制，从控制模块通过第二开关矩阵实现对SMU2的控制，电路结构简单，易于实现，进一步实现了主控制模块和从控制模块之间的多级控制，有利于整个测试装置各部分的协调工作，进一步确保了测试装置的可靠性和安全性。

作为一种优选地实施例，当N个SMU2为M组时，M为正整数；从控制模块包括与M组SMU2一一对应连接的M个从控制器；对应地，第二开关矩阵包括与M组SMU2一一对应连接的M个子开关矩阵，且M个从控制器与M个子开关矩阵一一对应连接，M个从控制器分别与主控制模块连接，M个子开关矩阵分别与第一开关矩阵连接。

具体地，当N个SMU2为M组时，从控制模块包括与M组SMU2一一对应连接的M个从控制器，第二开关矩阵包括与M组SMU2一一对应连接的M个子开关矩阵；将N个SMU2进行分组后，从控制模块和第二开关矩阵也进行对应的分组，分组后的从控制器，子开关矩阵和M组SMU2一一对应连接，以便后续的测试过程的准确进行。

可以理解的是，SMU2的分组依据存在多种选择，可以参考从控制模块的具体类型，不同的控制器或处理器可以并行处理的通道数存在差异；还可以根据测试点3的数量进行分组，可以将所有测试点3均匀分组；对于N个SMU2的分组依据和具体分组实现等本申请在此不做特别的限定，可以根据实际应用中的应用需求等进行选择。

具体地，当N个SMU2为M组时，从控制模块包括与M组SMU2一一对应连接的M个从控制器，第二开关矩阵包括与M组SMU2一一对应连接的M个子开关矩阵；从控制器，子开关矩阵和M组SMU2一一对应连接，电路结构简单有层次，易于实现，有利于对SMU2进行更准确的控制，进一步保证了测试数据的准确性，减小误差，提高了整个测试过程的精度和准确性，保证了整个测试过程的可靠性和安全性。

请参照图3，图3为本实用新型提供的一种WAT测试系统的结构示意图；

为解决上述技术问题，本实用新型还提供了一种WAT测试系统，包括待测产品22和如上述的WAT测试装置21，待测产品22和WAT测试装置21连接。

具体地，待测产品22通常为晶圆产品，也可以为其他类型的产品等，对于待测产品22的具体类型和实现方式等本申请在此不做特别的限定，可以根据实际应用中的应用需求等进行选择。当待测产品22为晶圆产品时，待测产品22和WAT测试装置21之间可以通过探针卡连接，也可以通过其他类型的器件或电路实现，对于待测产品22和WAT测试装置21之间的具体连接方式和实现方式等本申请在此不做特别的限定，可以根据待测产品22的类型和实际应用中的应用需求等进行选择。

对于本实用新型提供的一种WAT测试系统的介绍请参照上述WAT测试装置21的实施例，本实用新型在此不再赘述。

作为一种具体的实施例，请参照图4，图4为本实用新型提供的一种WAT测试装置的硬件架构示意图。方案架构如图4所示。该架构的测试装置可以实现50通道的高精度并行测试，可以同时测试50个测试点3，probe card(探针卡)上的PIN1-50对应50个测试点3。

具体地，通讯模块采用SFP模块，光电转换板和多通道通信板实现。上位机与硬件系统的通讯方式采用4通道SFP模块的光通讯，上位机PC通过PCIE(peripheral componentinterconnect express)转4路光口，再通过光纤与光电转换板连接，在转换为电信号后，由多通道通信板通过LVDS的传输方式与5块FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)板通信，多通道通信板负责上位机与后面5块FPGA板的信息指令转发，利用光通讯可实现高速的数据传输以及极好的电隔离效果。

具体地，电源模块包括两部分的电源转换，整个系统进电为交流220V，一部分将AC220VA转为DC 48V，再将DC 48V转为DC 12V给光电转换板和多通道通信板供电，DC 48V转为DC 5V给5块FPGA板和开关矩阵供电。另一部分是将交流220V调制成交流110V 19.5kHz，为50块高精度SMU和CHUNK板供电。

具体地，控制模块1包括1块FPGA_MASTER(主FPGA)和4块FPGA_Slave(从FPGA)，主FPGA作为主控制模块，负责解析前级多通道通信板的指令，控制CHUNK板和GNDU板以及低漏电开关矩阵1，主FPGA通过I2C与低漏电开关矩阵1进行通信，通过SPI和/或I2C与CHUNK板和GNDU板进行通信，低漏电开关矩阵1即第一开关矩阵，并通过SPI和4个从FPGA通信，以及通过TRIG线实现多通道高精度SMU的同步。从FPGA作为从控制器，负责解析前级多通道通信板的指令，发送给后面的高精度SMU板，并回读SMU板上的电流电压等信息，每一个从FPGA板可负责13通道的高精度SMU的控制与回读；每一块从FPGA板还各负责一块低漏电开关矩阵板，即从控制器对应的子开关矩阵，从控制器通过I2C与子开关矩阵进行通信，从控制器通过SPI和/或I2C与SMU进行通信，同时通过TRIG线实现多通道高精度SMU的同步。

具体地，外部信号模块4通过外部信号接口实现，此硬件架构可以接受外部的信号输入，例如LCR、DMM、SMU等，信号先接入由主FPGA控制的低漏电开关矩阵1，再由其切换至由4个从FPGA分别控制的低漏电开关矩阵2-5，再送至高精度SMU板后输出。高精度SMU作为信号输出部分，其功能1是一个可以输出电流源，电压源，电流表，电压表且最小电流精度达到500fa的数控源表，即工作在内部信号输出的工作模块，其功能2可将前级由外部信号接口输入的信号通过低漏电开关矩阵切换至输出，即工作在外部信号输出的工作模块。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种WAT测试装置，其特征在于，包括控制模块和N个SMU，N为正整数；N个所述SMU与N个测试点一一对应连接；

所述控制模块与N个所述SMU连接，用于基于测试指令控制SMU对对应的测试点进行测试。

2.如权利要求1所述的WAT测试装置，其特征在于，还包括通讯模块；所述通讯模块与所述控制模块连接，用于将所述测试指令传输至所述控制模块，接收所述控制模块返回的测试数据。

3.如权利要求2所述的WAT测试装置，其特征在于，所述通讯模块包括光模块，光电转换模块和通信板；所述光模块与所述光电转换模块的一端连接，所述光电转换模块的另一端与所述通信板的一端连接，所述通信板的另一端与所述控制模块连接；

所述光模块用于将所述测试指令转换为光信号，将所述光电转换模块输出的光信号转换为电信号；

所述光电转换模块用于将所述光模块输出的光信号和所述通信板输出的电信号进行光电转换，以便所述通信板将所述测试指令传输至所述控制模块，所述光模块通过所述通信板接收所述控制模块返回的测试数据。

4.如权利要求2所述的WAT测试装置，其特征在于，还包括电源模块；所述电源模块分别与所述通讯模块，所述控制模块和N个所述SMU连接；所述电源模块用于为所述通讯模块，所述控制模块和N个所述SMU供电。

5.如权利要求4所述的WAT测试装置，其特征在于，所述电源模块包括直流供电模块和交流供电模块；所述直流供电模块分别与所述通讯模块和所述控制模块连接，所述交流供电模块与N个所述SMU连接。

6.如权利要求1至5任一项所述的WAT测试装置，其特征在于，还包括外部信号模块和开关矩阵模块；所述外部信号模块与所述开关矩阵模块连接，所述开关矩阵模块分别与所述控制模块和N个所述SMU连接，用于基于所述控制模块的控制将所述外部信号模块的输出信号传输至所述SMU。

7.如权利要求6所述的WAT测试装置，其特征在于，所述控制模块包括主控制模块和从控制模块；所述主控制模块分别与所述从控制模块和所述开关矩阵模块连接，所述从控制模块分别与所述开关矩阵模块和N个所述SMU连接，所述开关矩阵模块与N个所述SMU连接；

所述主控制模块用于基于所述测试指令和所述外部信号模块的输出信号控制所述从控制模块；

所述从控制模块用于基于所述测试指令，所述主控制模块和所述开关矩阵模块控制SMU对对应的测试点进行测试。

8.如权利要求7所述的WAT测试装置，其特征在于，所述开关矩阵模块包括第一开关矩阵和第二开关矩阵；所述第一开关矩阵分别与所述外部信号模块，所述第二开关矩阵和所述主控制模块连接，所述第二开关矩阵分别与所述从控制模块和N个所述SMU连接；

所述第一开关矩阵用于基于所述主控制模块的控制将所述外部信号模块的输出信号传输至所述第二开关矩阵；

所述第二开关矩阵用于基于所述从控制模块的控制将接收到的所述外部信号模块的输出信号传输至所述SMU。

9.如权利要求8所述的WAT测试装置，其特征在于，当N个所述SMU为M组时，M为正整数；所述从控制模块包括与M组所述SMU一一对应连接的M个从控制器；对应地，所述第二开关矩阵包括与M组所述SMU一一对应连接的M个子开关矩阵，且M个所述从控制器与M个所述子开关矩阵一一对应连接，M个所述从控制器分别与所述主控制模块连接，M个所述子开关矩阵分别与所述第一开关矩阵连接。

10.一种WAT测试系统，其特征在于，包括待测产品和如权利要求1至9任一项所述的WAT测试装置，所述待测产品和所述WAT测试装置连接。