KR101734172B1 - 실시간 전압가변 제어장치, 이를 이용한 반도체 디바이스 테스트 시스템 및 그 동작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 실시간 전압가변 제어장치 및 반도체 디바이스 테스트 장치는 테스트패턴발생기와 전압가변장치 결합하여 테스트패턴과 동기화시켜 기존 전원 공급 방법보다 다양하게 피시험 디바이스의 공급전원 가변 및 제어를 할 수 있고, 또한, 공급전원의 가변시 상승 또는 하강 속도를 조절할 수 있다.

Description

실시간 전압가변 제어장치, 이를 이용한 반도체 디바이스 테스트 시스템 및 그 동작 방법{REAL-TIME VARIABLE VOLTAGE CONTROL APPARATUS, SEMICONDUCTOR DEVICE TEST SYSTEM USING THE SAME, AND OPERATING METHOD THEREOF}

본 발명은 실시간 전압가변 제어장치, 이를 이용한 반도체 디바이스 테스트 시스템, 그리고 실시간 전압가변 제어장치 및 테스트 시스템의 동작 방법에 관한 것이다.

본 발명은 반도체소자 테스트 장치 또는 이를 포함하는 테스트 시스템에서 피시험 디바이스 전원 공급과 관련하여, 실시간으로 가변 및 제어가 가능한 장치 또는 이를 포함하는 테스트 시스템에 관한 것이다. 특히, 실시간 전압가변장치 및 전압제어장치를 결합한 DPS(Device power supply) 모듈에서 피시험 디바이스에 공급하는 전압을, 디지털 테스트 패턴발생기를 포함하는 디지털모듈에서 제공하는 테스트패턴과 동기화시킨다.

또한, 피시험 디바이스에 인가하는 전원을 기존 전원 공급 방법보다 다양하게 실시간으로 가변 및 공급하는 전압을 가변하여 공급하는 과정에서 전압상승 또는 하강시 그 슬루레잇(Slew Rate)등을 제어 가능하도록 한 실시간 전압가변 제어장치의 구조 및 그 방법을 제공하며, 나아가 이를 활용하여 메모리 제품뿐만 아니라 시스템 반도체 제품에도 적용할 수 있는 테스트 시스템 및 방법을 제공하는 것에 관한 것이다.

도 1은 종래의 피시험 디바이스(DUT; device under test) 테스트 시스템의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 종래의 피시험 디바이스 테스트 시스템은, 테스트 패턴 발생기(Test pattern generator)를 포함하는 디지털모듈(Digital module)과 DAC 등을 포함하는 전압가변장치(DPS module)로 구성된다.

상기 테스트 패턴 발생기는 피시험 디바이스의 입출력 단자(I/O pin)에 인가되는 테스트 패턴을 생성 및 실행하며, 이를 제어하는 기능을 한다. 상기 테스트 패턴 발생기와 별도로 전압가변장치를 사용하여 사용자는 피시험 디바이스로 가변전압을 강제 인가하면서 피시험 디바이스를 테스트한다. 이때, 테스트 시스템은 전압 가변 시점마다 홀드(HOLD) 명령을 사용하거나 외부 인터럽트를 사용하여 테스트 패턴을 멈춘 후 전압을 가변한다.

또한, 도 1의 종래의 피시험 디바이스 테스트 시스템에서 공급하는 디지털 테스트패턴과 가변 공급전압의 동작의 일 실시예를 도 4(a)에 타이밍도로 예시하고 있으며, 이를 통해 종래의 피시험 디바이스 테스트 시스템의 프로세스를 좀 더 상세히 설명한다.

즉, 피시험 디바이스에는 상기 디지털 테스트 패턴 발생기에서 사전에 프로그래밍된 디지털 테스트 패턴이 입력되고 있고, 상기 테스트 패턴과 별도로 전압가변장치에서 공급전원 Vcc를 작업자가 수동으로 가변시켜 전원을 공급한다. 예를 들어, 디지털 테스트패턴발생기는 TS0는 50ns, TS1은 80ns 등으로 사전에 정해진 테스트패턴을 발생하여 전달하며 이와 같은 테스트 패턴을 미리 프로그램하여 테스트 패턴파형을 발생시켜 피시험 디바이스에 입력한다.

한편, 테스트패턴에 관련되는 전원을 수동으로 가변시켜서 공급하는데, 예를 들어 공급전원 4V → +7V → 3.3V 등으로 작업자가 수동으로 변화시켜 전압을 공급한다. 이와 같이 전압은 테스트 패턴과 별개로 작업자에 의해서 수동으로 조절되는 전압이다. 테스트 패턴의 변경시점마다 수동으로 조절된 전압을 공급하기 위하여 상기 전압이 변경이 필요한 시점에서 작업자에 의해서 패턴명령어는 홀드(HOLD) 명령이 된다(하기의 표 1 참조).

[표 1]

이때 외부 인터럽트를 사용하여 테스트 패턴을 강제로 멈춘 후 공급전압을 수동으로 가변해야 하기 때문에 전체 피시험 디바이스의 테스트 시간이 그만큼 증가되는 문제점이 있다.

한편, 테스트패턴에 따른 전체 피시험 디바이스의 성공/실패(Pass/Fail)를 판정하는 결과를 정확히 얻기 위해 테스트 패턴에 상응하는 전압을 정확히 시점을 맞추어 공급하는 것이 필요하다.

그러나, 도 4(a)와 같이 변경시점마다 전압을 수동으로 가변하여 다른 레벨의 전압을 피시험 디바이스에 수동으로 공급하는 수동 작업 과정에 의해서, 테스트패턴의 변경시점에 정확히 맞춰 변경된 전압들을 정확하게 공급한다는 것이 어렵고, 이에 따라 TS1에서 TS4로 변경시점(A시점)에서 TS4가 시작된 다음의 일정한 시간(αsec)만큼 전압변경시간이 지연(delay)되고, TS4에서 TS3으로의 변경시점(B시점)에서 일정 시간(βsec)만큼 전압변경시간이 지연(delay)되어, 그 테스트 결과가 정확하지 못하다는 문제점이 있다. 즉 기존의 기술에서는 전술한 바와 같이 수동 작업에 의존하므로 패턴이 시작될 때 상응한 전압을 동시에 정확히 공급한다는 것이 어렵고, 따라서 패턴과 공급전압간의 동기화가 이루어 지지 않는 문제점이 있었다.

상술한 바와 같이, 종래에 따른 피시험 디바이스에의 전원 공급 방법으로 전압 레벨을 실시간으로 가변하여 공급하는 것이 불가하여, 공급전압에 따른 정확한 테스트 값을 얻으려면 외부 인터럽트를 주거나 테스트패턴을 일시적으로 멈춘 상태에서 전압 레벨을 가변하여 테스트하는 방식을 사용해 왔기 때문에, 피시험 디바이스에의 전원 공급이 테스트패턴과 비동기화가 되거나 실시간으로 가변이 불가하기 때문에 피시험 디바이스의 불량을 검출하는 테스트 프로그램(Test Program)의 테스트 시간(Test Time)이 증가하게 되는 문제점이 있다.

또한, 측정 시 테스트패턴의 순차적 흐름에 따라 특정 타켓 TS구간 마다 정해진 전원 레벨값이 정확히 설정해 유지해야 하는데, 이를 위해 급속히 전압값을 상승시키거나 하강시키면 피시험 디바이스의 공급전원이 언더슛(Undershoot(overhang)) 또는 오버슛(Overshoot)이 생기는 문제가 있고, 또한 테스트패턴의 특정 구간에서 변화되는 디바이스의 다양한 특징 즉, 피시험 디바이스가 소비하는 전류량의 변화(Idd, Icc 등) 및 임계 레벨(Threshold Level)의 변화, VIH, VIL, VOH, VOL 등의 DC 성분에 대한 다양한 값과 그에 따른 특성을 확인할 수 없었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 그 목적은 피시험 디바이스의 전원 공급을 테스트패턴과 동기화 시키고 실시간으로 전압 가변이 가능하게 하여, 피시험 디바이스의 다양한 특징을 파악할 수 있게 하면서 테스트 시간(Test Time)을 감소시키는 실시간 전압가변 제어장치, 이를 이용한 반도체 디바이스 테스트 시스템 및 그 동작 방법을 제공하는 데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 실시간 전압가변 제어장치는, 피시험 반도체 디바이스를 검사하는 테스트 장치의 전원공급에 있어, 실시간으로 전압가변 및 제어하는 실시간 전압가변 제어장치로서, 피시험 디바이스에 인가할 공급 전압값을 미리 저장해 놓은 가변전압저장부와 외부에서 입력된 가변전압정보를 받아서 명령에 따라 상기 가변전압정보를 입력순서대로 출력하는 제 1유지부과 상기 제 1유지부의 출력값에 근거하여 가변전압저장부로부터 피시험 디바이스에 인가할 공급 전압값을 판독하고, 명령에 따라 디지털 공급 전압값을 출력하는 전압가변부 및 상기 출력된 공급 전압값을 디지털 값에서 아날로그 값으로 변환하여 피시험 디바이스에 전압을 인가하는 DA컨버터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 실시간 전압가변 제어장치는, 피시험 디바이스에 인가할 공급전압의 상승속도와 하강속도를 디지털신호로 전송받아 공급전압의 상승속도와 하강속도의 슬루레잇(Slew Rate)을 제어하는 전압제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 실시간 전압가변 제어장치는, 상기 실시간 전압가변 제어장치에 있어서, 상기 슬루레잇(slew rate)은 0.0127 V/ms ~ 41.295 V/ms 범위에서 설정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 실시간 전압가변 제어장치의 상기 가변전압정보는 상기 가변전압저장부의 전압가변주소[4:0], 전압SET, 전압ON 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 실시간 전압가변 제어장치의 상기 가변전압저장부는 피시험 디바이스에 인가할 공급 전압 데이터를 32개의 어드레스에 저장하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 피시험 반도체 디바이스의 테스트를 위하여 실시간으로 가변전압을 공급가능한 테스트 시스템에 있어서, 적어도 하나의 피시험 디바이스에 테스트패턴을 제공하는 디지털모듈과 적어도 하나의 상기 테스트 패턴과 동기화 하여 상기 피시험 디바이스에 전압을 공급하는 DPS(Device power supply)모듈 및 상기 디지털모듈 또는 상기 DPS모듈 각각을 동기화시키는 싱크모듈을 포함하며, 상기 DPS모듈은 외부에서 순차적으로 입력되는 가변전압정보를 출력명령에 따라 입력순서대로 일정 시간 간격으로 출력 유지하는 제 1유지부과 피시험 디바이스에 인가할 복수의 공급 전압값을 미리 저장하고 있고, 상기 제 1유지부으로부터의 각 가변전압정보에 해당되는 디지털 공급 전압값을 제공하는 가변전압저장부와 상기 가변전압저장부로부터의 디지털 공급 전압값을 출력명령에 따라 출력 유지하는 전압가변부 및 상기 전압가변부의 디지털 공급 전압값을 아날로그 공급 전압값으로 변환하여 피시험 디바이스에 공급하는 DA컨버터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 피시험 반도체 디바이스의 테스트를 위하여 실시간으로 가변전압을 공급가능한 테스트 시스템에 있어서, 상기 디지털모듈은 상기 패턴메모리로부터 가변전압정보를 입력 받는 가변전압 신호생성기와 가변전압정보를 미리 저장해 놓은 패턴메모리와, 상기 가변전압 신호생성기와 제 1유지부을 내장하는 디지털 패턴발생기를 포함하는 패턴발생기 및 상기 패턴생성기에 연결하여 데이터의 입출력을 컨트롤하는 임베디드 CPU를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 피시험 반도체 디바이스의 테스트를 위하여 실시간으로 가변전압을 공급가능한 테스트 시스템에 있어서, 상기 DPS모듈은 상기 아날로그 공급 전압값의 상승속도와 하강속도를 조절하기 위해, 디지털 제어신호에 따라 상기 DA 컨버터로부터의 아날로그 공급 전압값의 슬루레잇(Slew Rate)을 제어하는 전압제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 피시험 반도체 디바이스의 테스트를 위하여 실시간으로 가변전압을 공급가능한 테스트 시스템에 있어서, 상기 DPS모듈에서 상기 슬루레잇(slew rate)은 0.0127 V/ms ~ 41.295 V/ms 범위에서 설정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 피시험 디바이스를 검사하는 테스트 시스템에 전원을 공급하는 실시간 전압가변 제어장치를 포함하는 테스트 시스템의 동작 방법에 있어서, 디지털모듈의 패턴메모리에 가변전압정보 데이터를 저장하는 단계와 디지털모듈의 가변전압 신호생성기로 패턴메모리에 저장된 가변전압정보 데이터를 전송하는 단계와 제 1유지부에 입력되는 패턴 트리거 신호(PAT_TRIG)가 1(High)이 될 때마다 판독한 가변전압정보 데이터를 싱크모듈로 전송하는 단계와 싱크모듈은 디지털모듈로부터 전송받은 가변전압정보 데이터를 DPS모듈로 전송하는 단계와 DPS모듈로 전송된 가변전압정보 데이터는 DPS모듈 내의 제 1유지부을 통해 가변전압 저장메모리와 전압가변부에 전송되는 단계와 상기 가변전압정보 데이터의 어드레스(PWR_ADDR[4:0])에 근거하여, 가변전압저장 메모리의 가변전압 데이터(RDATA)는 전압가변부에 전송되는 단계와 상기 가변전압데이터(RDATA,출력전압데이터)는 전압가변부의 PWR_ON신호가 HIGH 일 때마다 전압데이터(Voltage Data)를 DAC에 전송하는 단계 및 상기 DAC에서 DA(Digital to Analog) 전환을 거친 출력신호는 피시험 디바이스에 공급전압으로 제공되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 피시험 디바이스를 검사하는 테스트 시스템에 전원을 공급하는 실시간 전압가변 제어장치를 포함하는 테스트 시스템의 동작 방법에 있어서, 상기 출력신호가 피시험 디바이스에 공급전압으로 제공되는 단계에 있어서,

상기 전압가변부에서 슬루레잇 제어 직렬주변장치 인터페이스(Slew Rate Control Serial SPI I/F (Serial Peripheral Interface)) 데이터를 전압제어부에 전송하는 단계와 상기 전압제어부가 DAC의 출력신호의 슬루레잇(Slew Rate)을 조정하는 단계 및 피시험 디바이스에 상기 전압제어부에서 DAC의 출력신호의 슬루레잇(Slew Rate)을 조정하여 출력한 전압을 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 공급전압과 테스트패턴의 동기화를 실현하고 실시간으로 피시험 디바이스에 필요한 공급 전원을 공급 할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 실시간 전압가변장치의 장점은 테스트패턴 구동 시 불필요한 외부 프로그램의 실행을 최소화하고 미리 메모리에 저장해놓은 공급전압 레벨을 사용함으로써 피시험 디바이스의 테스트 시간(Test Time)을 감소시킬 수 있으며 동시에 동기화도 실현하였다. 또한, 테스트 패턴 신호와 그에 대응되는 DPS 모듈(Module)의 출력 전압을 정확하게 패턴이 시작되는 타이밍에 공급함으로써 동기화를 실현 할 수 있고, 테스트 시간을 줄일 수 있으며, 테스트 패턴 종류(Pattern Depth) 및 전압 종류가 많을수록 그 효과가 더 증가된다.

또한, 피시험 디바이스에 전원을 공급할 때 전압제어장치를 사용함으로써 피시험 디바이스에 공급되는 전원의 상승 속도와 하강 속도를 제어함으로써 공급전압 가변 시 피시험 디바이스의 공급전원의 언더슛(Undershoot(overhang)) 및 오버슛(Overshoot) 과 같은 영향을 최소화 할 수 있다.

또한, 전압가변장치와 전압제어장치를 결합하여 피시험 디바이스에 인가하는 공급전원의 전압범위, 전압상승속도 및 전압하강속도를 가변 할 수 있기 때문에 피시험 디바이스의 공급전원 특성 즉, LVCC 및 HVCC 마진(Margin)을 파악하는데 용이하고 피시험 디바이스가 소비하는 전류량의 변화(Idd, Icc 등) 및 임계레벨(Threshold Level)의 변화, VIH, VIL, VOH, VOL 등의 DC 성분에 대한 다양한 값과 그에 따른 특성을 확인할 수 있다.

도 1은 종래의 피시험 디바이스 테스트 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명 일 실시예의 전체 테스트 시스템의 구조도이다.
도 3(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 전압가변장치(DPS module)의 구성도이다.
도 3(b)는 도 3(a)의 실시간 전압가변장치(DPS module), 싱크모듈, 패턴발생기의 구조 및 관계를 보여주는 구성도 이다.
도 3(c)는 도 3(a)의 실시간 전압가변장치(DPS module)에 전압제어부를 더 포함하는 실시간 전압가변장치의 구성도이다.
도 3(d)는 도 3(c)의 구성에 전압제어부를 더 포함 할 때의 구성도이다.
도 4(a)는 종래의 피시험 디바이스 테스트 시스템에서 공급하는 테스트 패턴과 가변공급 전압의 동작의 순서에 따른 타이밍도이다.
도 4(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 피시험 디바이스 테스트 시스템에서 공급하는 디지털 테스트 패턴과 가변공급 전압의 동작의 순서에 따른 타이밍도이다.
도 4(c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 전압가변장치의 32개 가변 출력전압값을 보여주는 파형도이다.
도 5(a)는 도 3(a)에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 전압가변장치의 동작순서에 따른 플로우 챠트이다.
도 5(b)는 도 3(b)에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 피시험 디바이스 테스트 시스템의 동작순서에 따른 플로우 챠트이다.
도 5(c)는 도 3(c)에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 전압가변장치와 전압제어부를 포함하는 실시간 전압가변장치(DPS module)의 동작순서에 따른 플로우 챠트이다.
도 5(d)는 도 3(d)에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 전압가변장치와 전압제어부를 포함하는 피시험 디바이스 테스트 시스템의 동작순서에 따른 플로우 챠트이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전압제어부를 포함하는 피시험 디바이스 테스트 시스템에서 공급하는 디지털 테스트 패턴과 가변공급 전압의 동작을 예시한 타이밍도이다.
도 7(a), 도 7(b)는 전압 제어장치를 사용하지 않았을 경우의 가변출력전압의 파형을 예시하고 있다.
도 7(c)는 전압제어부를 사용하여 슬루레잇(Slew Rate)을 조정하였을 경우의 가변출력전압의 파형을 예시하는 도면이다.
도 8(a),(b),(c),(d)는 전압제어부를 사용하여 구체적으로 슬루레잇(Slew Rate)을 조정하였을 경우의 가변출력전압의 다양한 파형의 예시도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전압제어장치의 구성도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.

본 발명은 설명되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 개념을 벗어나지 않으면서 다양하게 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.

또한, 본 발명의 각 실시 예에 있어서, 하나의 예로써 설명되는 구조, 형상 및 수치는 본 발명의 기술적 사항의 이해를 돕기 위한 예에 불과하므로, 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예 각각은 그 전부 또는 일부가 서로 조합되어 다양한 형태의 실시 형태가 이루어질 수 있으며 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

그리고 본 발명에 참조된 도면에서 본 발명의 전반적인 내용에 비추어 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.

도 2는 본 발명 일 실시예의 전체 테스트 시스템의 구조도 이다.

우선, 도 2를 통해 본 발명의 따른 피시험 디바이스 테스트 시스템을 설명한다.

도 2에서의 디지털모듈(1000, Digital board)은 도 3(b)의 디지털모듈(100)을 포함하며, 이는 디지털 패턴발생기(130, Pattern Generator, 도 3(b) 참조)를 이용하여 피시험 디바이스(30, DUT)의 입출력 단자(I/O Pin)에 디지털 테스트 패턴 신호(Digital Test Pattern signal)을 인가하는 기능을 한다.

또한, 디바이스를 동작시키기 위해, 필요한 전원인 DPS(Device Power Supply)모듈(2000, 200) 및 HCDPS(High Current Device Power Supply)모듈(2600)은 DA컨버터(DAC) 및 증폭기(OpAmp)를 통해 피시험 디바이스(30, DUT)의 전원핀(Power Pin)에 전원 및 전류를 인가하는 기능을 한다.

또한, 싱크모듈(3000, Sync module)은 복수의 디지털모듈(1000) 또는 복수의 DPS모듈(2000, 200)을 사용 시, 각각의 같은 모듈간의 동기화를 시키는 기능을 한다. 즉 같은 종류의 모듈들의 시작 등의 동작을 동기화 시킨다.

도 3(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 전압가변장치(DPS module)의 구성도이다. 도 3(a),(b),(c),(d)를 통해 상기 디지털모듈(100), DPS모듈(200), 싱크모듈(300)구성 및 관계를 구체적으로 설명 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 DPS모듈, 즉 실시간 전압가변 장치(200)와 이를 포함하는 테스트 동기화 장치(10)는 각각 도 3(a) 및 도 3(b)에 개시하고 있으며, 전압제어부(27)를 더 포함한 실시간 전압가변 장치(200)와 상기 전압제어부를 더 포함하는 테스트 동기화 장치(10)는 각각 도 3(c) 및 도 3(d)에 개시하고 있다. 디지털모듈, DPS모듈, 플립플롭(제1 유지부)은 필요에 따라 복수개 사용 가능하다.

제1 유지부의 일 예로 플립플롭으로 구현될 수 있다. 이하에서는 제1 유지부를 플립플롭으로구현되는 경우에 대해서 설명한다.

도 3(a)를 참조하면, 상기 실시간 전압가변 장치(200)는 테스트에 필요한 전압들이 저장되어 있는 가변전압 저장 메모리(23)와 전압가변부(24) 그리고, 플립플롭(22, 21)과 MUX(25)를 포함할 수 있다.

상기 가변전압 저장 메모리(23)에는 테스트에 필요한 가변전압정보 데이터들을 예를 들어, 32 개의 가변전압들은 32개의 어드레스 주소에 각각 사전에 저장해 놓는다. 상기 전압가변부(24)로부터 전압값을 입력받아 디지털신호를 아날로그 신호로 변환하여 전압을 출력하는 DAC(26, Digital to Analog Converter)를 포함하고 있다.

도 3(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3(a)의 실시간 전압가변장치(DPS module), 싱크모듈, 패턴발생기의 구조 및 관계를 보여주는 구성도 이다.

도 3(b)를 참조하면, 상기 디지털모듈(100, digital module)과 실시간 전압가변 장치(200, Device power supply module)는 각각 디지털 테스트 패턴(digital test pattern signal)과 가변 공급전압을 피시험 디바이스에 공급하여 테스트를 진행한다.

상기 디지털모듈(100)은 선입선처리 플립플롭(FIFO)인 가변전압 신호생성기(110, 가변전압신호생성기 FIFO)와 플립플롭(120)을 추가로 내장한 디지털 패턴발생기(130)와, 상기 디지털 패턴발생기(130)의 가변전압 신호생성기 (110)에 가변전압정보[6:0]를 입력하는 패턴메모리(140)를 포함하며, 상기 디지털 패턴발생기(130)와 패턴메모리(140)를 포함하는 패턴생성기(150)와, 상기 패턴생성기(150)에 연결되어 데이터의 입출력을 컨트롤하는 임베디드 CPU(160, embeded CPU)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 디지털모듈(100)과 실시간 전압가변 장치(200)의 사이에는 싱크모듈(300)이 연결되어 있다.

그리고, 도 3(c),(d)에서는, 상기에서 설명한 도 3(a),(b) 구성에 출력전압의 변화 속도를 제어하는 전압제어부(27)를 더 포함하는 장치의 실시예를 보여주고 있다.

도 5(a)는 도 3(a)에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 전압가변장치의 동작순서에 따른 플로우 챠트이고, 도 5(b)는 도 3(b)에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 피시험 디바이스 테스트 시스템의 동작순서에 따른 플로우 챠트이고, 도 5(c)는 도 3(c)에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 전압가변장치와 전압제어부를 포함하는 실시간 전압가변장치(DPS module)의 동작순서에 따른 플로우 챠트이다. 그리고, 도 5(d)는 도 3(d)에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 전압가변장치와 전압제어부를 포함하는 피시험 디바이스 테스트 시스템의 동작순서에 따른 플로우 챠트이다.

도 5(a),(b),(c),(d)는 상기 도 3(a),(b),(c),(d)에 따른 본 발명의 피시험 디바이스(DUT; device under test) 실시간 전압가변 장치 및 테스트 동기화 장치들의 작동 순서에 따른 플로우 챠트이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전압제어부를 포함하는 피시험 디바이스 테스트 시스템에서 공급하는 디지털 테스트 패턴과 가변공급 전압의 동작을 예시한 타이밍도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 테스트패턴과 가변전압의 상호 관계를 보여주는 타이밍도이며, 도 5 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 장치들의 작동 프로세스의 실시예들에 대해서 설명하겠다.

먼저, 도 5의 (a)를 참조하면, 디지털 패턴발생기(130, digital pattern generator)와 실시간 전압가변장치(28)는 디지털 테스트 패턴 신호가 실행되기 전에 패턴메모리(140)에 가변전압정보(PWR_ADDR[4:0], PWR_SET, PWR_ON)를 미리 저장해 둔다. 또한 사전에 가변전압 데이터값을 하기의 표 2와 도 4(c)과 같이 예를 들어 32가지 단계로 설정하여 실시간 전압가변장치(28)의 가변전압 저장메모리(23)에 미리 저장해 놓는다.

[표 2]

디지털 패턴발생기(130)는 패턴명령뿐만 아니라 가변전압 정보를 DPS모듈에 전송하고, DPS모듈에서 상기 가변전압 정보의 전압가변주소(PWR_ADDR[4:0])값에 근거하여 전압가변장치의 메모리로부터 대응되는 전압값을 읽어 실시간으로 출력하고 DAC(26)를 통해 디지털 값을 아날로그 값으로 변환하여 최종 피시험 디바이스에 제공한다. 상기 디지털 패턴 발생기(130)는 피시험 디바이스(30, DUT)의 입출력 단자(I/O pin)에 인가되는 테스트 패턴 신호(Test Pattern Signal)를 생성 및 패턴신호의 실행을 제어하는 기능을 하는데, 디지털 패턴 발생기(130)로부터의 테스트패턴(Test Pattern) 명령을 디코딩(Decoding) 및 프로그램 카운터(Program Counter)를 통하여 패턴을 피시험 디바이스에 제공한다.

하기의 표 3의 (a)는 종래기술에 따른 디지털 패턴 발생기의 테스트 패턴신호(Test Pattern)의 명령어 종류를 예시한 표로서 디지털 패턴의 중간중간에 홀드(HOLD)명령어를 볼 수 있다.

본 발명에 따른 테스트 패턴 신호(Test Pattern)의 명령의 종류로는 하기 표 3의 (b)에 도시된 것과 같이 NOP, Repeat count, S/Routine, Jump, Hold, Resume, Nested Loop, VBump, DSC, STV, FMatch, PMatch 명령 등이 있으며 이와 같은 명령에 따른 기능을 수행하여 다양하게 테스트 패턴을 발생시킬 수 있다.

[표 3]

예를 들면 테스트 패턴(Test Pattern) 명령어(NOP, Repeat, Jump, Hold...)의 종류에 따라 PC = PC+1, PC = PC, PC = PC + Lable.... 와 같이 연산하여 결과 값(주소)을 생성하는데, NOP는 PC = PC + 1 이며 바로 다음 주소로 이동하라는 것이고, Repeat는 PC = PC 이며 현재 주소를 미리 지정한 횟수만큼 반복하라는 것이며, JUMP는 PC = PC + Lable 이며 미리 지정한 특정주소(Lable)로 이동, 홀드(HOLD)는 Pattern Burst의 실행을 일시정지 시키는 기능을 명령한다.

본 발명에서의 디지털 패턴발생기(130)는 전압가변정보[6:0]를 패턴메모리(140)로부터 읽어 들여 상기 표 3의 (b)에서와 같이 전압가변주소[4:0], 전압 SET, 전압 ON 신호를 테스트 패턴과 같이 전송함으로써 실시간으로 전압가변이 가능 할 수 있다. 표에서는 전압가변을 32개를 모두 사용한다는 가정하에 모두 1로 표기한 것이며, 사용하지 않으려면 전압SET은 "1" 전압ON은 "0"으로 설정하면 된다. 또한 종래기술에서는 주소가 없는데, 그 이유는 전압가변주소[4:0] 및 전압 SET, 전압 ON을 저장해둘 수 있는 메모리와 동기화를 위한 플립플롭 구조로 구성되어 있지 않기 때문이다.

하기에서는 전압제어부를 포함한 DPS모듈을 포함한 전체 시스템의 동작순서를 보여주는 도 5(d)에 대해 설명하겠다.

도 5(d)를 참조하면, 디지털모듈(100)의 패턴메모리(140)에 가변전압정보 데이터를 저장한다(S1). 다음으로 디지털모듈(100)의 가변전압 신호생성기(가변전압 신호발생기 또는 가변전압 신호생성기 FIFO)(110)로 패턴메모리(140)에 저장된 가변전압정보 데이터를 전송하고(S2), 가변전압정보 데이터를 판독하여(S3) 플립플롭(120)에 입력되는 패턴 트리거 신호(PAT_TRIG)가 High 가 될 때마다 싱크모듈(300)로 전송한다(S4).

싱크모듈(300)은 디지털모듈(100)로부터 전송받은 가변전압정보 데이터를 DPS모듈(200)로 전송하며(S5), DPS모듈(200)로 전송된 가변전압정보 데이터는 DPS모듈 내의 플립플롭(22)을 통해 가변전압 저장메모리(23)와 전압가변부(24)에 전송된다(S6). 상기 가변전압정보 데이터의 어드레스(PWR_ADDR[4:0])에 근거하여, 가변전압저장 메모리의 가변전압 데이터(RDATA)는 전압가변부(24)에 전송되고(S7), 상기 가변전압데이터(RDATA, 출력전압데이터)는 전압가변부의 PWR_ON신호가 HIGH 일 때마다 전압데이터를(Voltage Data)를 DAC(26)에 전송하고(S8, S9), 전환을 거친 DAC 출력신호는 피시험 디바이스에 공급전압으로 제공된다.

또한, Mux(25)에서 슬루레잇 제어(slew rate control) 사용여부를 결정하고(S10), 슬루레잇(Slew Rate)을 사용하기로 결정되면 전압가변부는 슬루레잇 제어 직렬주변장치 인터페이스(Slew Rate Control Serial) SPI I/F (Serial Peripheral Interface) 데이터를 전압제어부(27)에 전송함으로써(S11), 전압제어부(27)가 DAC(26)의 출력신호의 슬루레잇(Slew Rate)을 조정하여(S10) 피시험 디바이스에 공급전압을 출력 및 제공 할 수 있다(S12). S10 단계에서 슬루레잇(Slew Rate) 제어를 비사용 하기로 결정되면 전압가변부는 노멀 직렬 주변장치 인터페이스 (Normal Serial SPI I/F (Serial Peripheral Interface)) 데이터를 전압제어부(27)에 전송하여(S11′) 출력전압을 피시험 디바이스에 공급한다(S12).

도 7(a),(b)는 전압 제어장치를 사용하지 않았을 경우의 가변출력전압의 파형을 예시하고 있고, 도 7(c)는 전압제어부를 사용하여 슬루레잇(Slew Rate)을 조정하였을 경우의 가변출력전압의 파형을 예시하는 도면이다.

상기 DAC(26)의 출력신호의 예로 도 7(a) 와 도 7(b)의 시간에 따른 전압상승을 보이고 있는 그래프를 참고하면, 각 그래프에서 C지점과 C'지점에 전압상승 속도를 조정하지 못하여 발생하는 오버슈트(overshoot) 현상을 볼 수 있다. 이때, DAC 출력 신호의 슬루레잇(slew rate) 조정(control)을 통해 단위시간당 상승 및 하강의 단계 전압값(Voltage step value)과 단위 전압당 상승 및 하강에 걸리는 시간(Time Divider value)를 설정하여 슬루레잇(Slew Rate)을 조정하여 도 9(c), 도 9(d)에서와 같이 피시험 디바이스에 제공되는 전압에서 발생할 수 있는 언더슛(undershoot) 및 오버슛(overshoot)을 제거하여 그 영향을 최소화 할 수 있다.

특히, 도 7(c)에 슬루레잇(slew rate)을 조정하여 전압의 상승 속도에 영향을 주는 예를 도시하고 있다. 단계전압(계단파모양 전압, voltage step)이 모여서 지정된 가변전압 레벨(force level)을 7V로 하여, D, D′지점까지 전압레벨이 도달하기 위한 시간을 디바이더(divider)단위로 단위시간당 상승 및 하강 전압을 예를 들어, 3.9 (mV) ~ 0.4953 (V) 범위 내에서 설정한다. 그리고, 지정된 가변전압 레벨(Force Level)까지 도달하기 위한 단계전압(Voltage step)당 상승 및 하강하는 데 걸리는 시간 설정 범위를 예를 들어, 12 ㎲ ~ 306 ㎲ 으로 설정한다. 상기 단위시간당 상승 및 하강 전압범위가 3.9 (mV) ~ 0.4953 (V) 범위로 수치 한정된 이유는 DAC에 인가하는 Vref(기준전압)와 DAC의 분해능(resolution)에 의하여 결정되는 사항이며, 단위전압당 걸리는 시간(Time)을 수치한정한 범위는 DAC에 입력되는 외부클럭에 의하여 결정된다. 지정된 조건에 따른 특정 기준전압(Reference Voltage)과 특정 외부클럭을 사용하여 상기 수치범위들을 하기와 같은 계산으로 도출한다.

상기와 같은 조합으로 매우 다양하게 슬루레잇(Slew Rate)을 조정할 수 있는데, 대표적으로 최소, 최대값으로 예를 들어보겠다. 즉, 0(V)에서 원하는 출력전압까지 도달하는데 필요한 시간은

에 따라 계산할 수 있다.

하기에 이어서 도 8(a),(b),(c),(d)를 참조하여 디지털패턴(Digital Pattern)을 구동시키면서 디바이스 전압 Vcc 단자(Device VCC Pin)의 전원을 사용자가 전압 개수, 전압 범위, 안정화시간(Settling Time)등을 설정하는 대로 가변이 가능하기 때문에 실시간으로 다양하게 피시험 디바이스의 공급전원 특성인 LVCC 및 HVCC 마진(Margin)특성을 확인할 수 있다.

<Fastest Slew Rate>

0(V)→7(V) 상승하는 기준으로 최대 단계전압(Voltage Step Data(Max))값을 0.4953(V) 라 하고 최소 단위시간 데이터 값(Time Divider Data(Min); 상기 최대 단계 전압 0.4953V 당 걸리는 시간)을 12㎲ 로 하여 전압상승 시키는 경우, 상기 수식에 대입하여 원하는 출력전압까지 도달하는데 필요한 시간을 계산하면

이므로,

이 된다. 도 8(a)에서와 같이 측정값도 170㎲이 나온다. 따라서, 이때 슬루레잇(slew rate)값은

이다.

<Fast Slew Rate>

0(V)→7(V) 상승하는 기준으로 최대 단계전압(Voltage Step Data(Max))값이 0.4953(V) 이고 최대 단위시간 데이터 값(Time Divider Data(Max))이 306㎲ 로 상승하는 경우, 상기 수식에 대입하여 슬루레잇(slew rate)값을 계산하면

이 된다. 도 8(b)에서와 같이 측정값도 4.32(ms)을 얻을 수 있다. 따라서, 이때 슬루레잇(slew rate)값은

이다.

<Slow Slew Rate>

0(V)→7(V) 상승하는 기준으로 Voltage Step Data(Min)값이 3.9(mV) 이고 최소 단위시간 데이터 값(Time Divider Data(Min))이 12㎲ 로 상승하는 경우, 상기 수식에 대입하여 슬루레잇(slew rate)값을 계산하면

이 된다. 도 8(c) 에서와 같이 측정값도 21.5(ms)을 얻을 수 있다. 이때 슬루레잇(slew rate)값은

이다.

<Slowest Slew Rate>

0(V)→7(V) 상승하는 기준으로 Voltage Step Data(Min)값이 3.9(mV) 이고 최소 단위시간 데이터 값(Time Divider Data(Min))이 306㎲ 로 상승하는 경우, 상기 수식에 대입하여 슬루레잇(slew rate)값을 계산하면

이 된다. 도 8(d)에서와 같이 측정값도 549(ms)을 얻을 수 있다. 이때 슬루레잇(slew rate)값은

이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전압제어장치의 구성도이다.

도 9를 참조하여 상기 테스트 시스템의 구조 중 전압제어부의 일 실시예의 구조 및 작동을 설명한다. 전압가변부에서로부터 입력받은 슬루레잇 제어 직렬주변장치 인터페이스 데이터(Slew Rate Control SPI Data)를 통해 출력단자에 연결되어 있는 저항 및 캐패시터를 릴레이(Relay)로 구성하여, 가변 저항과 캐패시터 값에 따라, 예를 들어 스위치가 많이 닫힐수록 사용되는 가변저항과 캐패시터 값이 증가하여 전압은 느리게 변화되며, 스위치가 많이 열릴 수록 가변저항과 캐패시터 값이 작아져 전압은 빨리 변화되는 방식으로 전압(Voltage)과 시간(Time)을 조정함으로써 가변전압의 상승 또는 하강에 있어 슬루레잇(slew rate)을 조정하는 방법을 사용한다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 통상의 기술자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 테스트 동기화 장치
20, 160: 임베디드 CPU(Embeded CPU)
30: 피시험 디바이스
21, 22, 120: 플립플롭
23: 가변전압 저장메모리
24: 전압가변부
25: MUX
26: DAC
27: DAC 제어부(전압제어부)
28: 실시간 전압가변장치
30, 130: 테스트 패턴발생기
100: 디지털모듈(Digital module)
110: 가변전압신호발생기FIFO
140: 패턴메모리
150: 패턴생성기
200: DPS모듈(전압가변장치)
300: 싱크모듈(Sync module)
1000: 디지털 보드(Digital board)
2000: DPS 보드
2600: HCDPS 보드
3000: 싱크보드(Sync Board)

Claims (11)

1. 피시험 반도체 디바이스의 테스트를 위하여 실시간으로 공급전압을 가변 제어 하기 위한 테스트 시스템에 있어서,
   적어도 하나의 피시험 디바이스에 테스트패턴을 제공하는 디지털모듈;
   적어도 하나의 상기 테스트 패턴과 동기화 하여 상기 피시험 디바이스에 전압을 공급하는 DPS(Device power supply)모듈; 및
   상기 디지털모듈 또는 상기 DPS모듈 각각을 동기화시키는 싱크모듈을 포함하며,
   상기 DPS모듈은
   외부에서 순차적으로 입력되는 가변전압정보를 출력명령에 따라 입력순서대로 일정 시간 간격으로 출력 유지하는 제1 유지부;
   피시험 디바이스에 인가할 복수의 공급 전압값을 미리 저장하고 있고, 상기 제1 유지부로부터의 각 가변전압정보에 해당되는 디지털 공급 전압값을 제공하는 가변전압저장부;
   상기 가변전압저장부로부터의 디지털 공급 전압값을, 출력명령에 따라 출력 유지하는 전압가변부;
   상기 전압가변부의 디지털 공급 전압값을 아날로그 공급 전압값으로 변환하여 피시험 디바이스에 공급하는 DA컨버터; 및
   피시험 디바이스에 인가할 공급전압의 상승속도와 하강속도의 슬루레잇(Slew Rate)을 제어하는 전압제어부;
   를 포함하는 테스트 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   전압제어부는, 가변 저항을 포함한 저항 및 캐패시터가 릴레이(Relay)로 구성되어, 가변 저항과 캐패시터의 값에 따라 슬루레잇(Slew Rate)을 제어하는 것을 특징으로 하는 테스트 시스템.
   
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