當(dāng)今半導(dǎo)體測(cè)試工程師面臨的挑戰(zhàn)是如何尋找和創(chuàng)建一個(gè)新的測(cè)試解決方案，該方案被要求能夠顯著降低測(cè)試成本，并滿足可配置、開放架構(gòu)、靈活的測(cè)試解決方案的需求，這些解決方案可以提供與專用ATE平臺(tái)相媲美的功能。特別是，對(duì)于低至中等數(shù)量的測(cè)試需求，例如在試生產(chǎn)、驗(yàn)證和集中生產(chǎn)過程中的測(cè)試應(yīng)用，對(duì)靈活且經(jīng)濟(jì)高效的ATE解決方案的需求尤為迫切。對(duì)于這些應(yīng)用，測(cè)試工程師過去一直依賴傳統(tǒng)的測(cè)試系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的購置成本很低，但運(yùn)營(yíng)成本很高，或者是內(nèi)部設(shè)計(jì)的機(jī)架堆疊的解決方案。然而，基于PXI平臺(tái)的半導(dǎo)體測(cè)試系統(tǒng)解決方案在功能和性能方面在過去這些年中取得了顯著的進(jìn)步，為測(cè)試工程師提供一個(gè)可行的替代方案，以滿足當(dāng)前和未來的測(cè)試需求。
1、半導(dǎo)體測(cè)試要求
數(shù)字和混合信號(hào)設(shè)備的基本測(cè)試需求包括直流/交流參數(shù)和功能測(cè)試。對(duì)于直流測(cè)試，設(shè)備的所有引腳都必須有特征，這需要一個(gè)PMU。一個(gè)PMU可以提供源電壓來測(cè)量電流或提供源電流來測(cè)量電壓，并且設(shè)備的所有引腳必須能夠被訪問。如果使用單個(gè)PMU，則需要某種類型的開關(guān)/多路復(fù)用器。一旦完成直流特性化，就可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行功能/交流參數(shù)測(cè)試。在這種情況下，具有足夠深的內(nèi)存、每通道可編程性（電壓、負(fù)載和方向）、可編程邊緣位置和實(shí)時(shí)比較的數(shù)字儀器為測(cè)試交流參數(shù)和功能提供了關(guān)鍵特性。圖1顯示了一個(gè)處理這些功能的基本設(shè)置。
所示配置對(duì)于即使是中等引腳數(shù)的ATE系統(tǒng)也不實(shí)用。現(xiàn)在的PXI測(cè)試系統(tǒng)采用了每管腳或每通道一個(gè)PMU的架構(gòu)，提供了高通道數(shù)配置和優(yōu)異的測(cè)試性能（速度和測(cè)量精度）。圖2詳細(xì)說明了一個(gè)數(shù)字儀器的結(jié)構(gòu)，其中包括每個(gè)引腳的PMU配置。PXI測(cè)試系統(tǒng)在小型、緊湊、單PXI機(jī)箱中提供高通道數(shù)數(shù)字和混合信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)。
2、直流參數(shù)測(cè)試功能
如前所述，PMU可用于兩種模式之一，以對(duì)數(shù)字設(shè)備的輸入和輸出引腳進(jìn)行直流特性測(cè)試：
施加電壓并測(cè)量電流。通過這種方法，PMU采用恒定電壓，并利用其車載測(cè)量能力，測(cè)量被測(cè)設(shè)備/管腳所消耗的電流。PMU提供的電壓也可以測(cè)量。
施加電流并測(cè)量電壓。通過這種方法，參數(shù)測(cè)量單元要么施加一個(gè)恒定的電流流過一個(gè)器件，要么從一個(gè)器件引腳引入一個(gè)灌電流，然后測(cè)量產(chǎn)生的電壓。也可以測(cè)量PMU的灌/拉電流。
通過將每個(gè)通道的PMU與數(shù)字測(cè)試功能組合在一臺(tái)儀器中，可以大大簡(jiǎn)化在數(shù)字和混合信號(hào)設(shè)備上執(zhí)行的一系列直流測(cè)試。在數(shù)字設(shè)備上進(jìn)行的常見直流測(cè)試包括輸入電壓電平（VIH/VIL）、輸出電壓電平（VOL/VOH）、輸入漏電和輸出短路電流測(cè)試。
3、輸入漏電流測(cè)試和I-V測(cè)試功能
測(cè)試一個(gè)設(shè)備的輸入包括漏電流測(cè)試以及表現(xiàn)在被測(cè)設(shè)備（DUT）的每個(gè)輸入端上的保護(hù)二極管的特性。這些測(cè)試是通過在規(guī)定的測(cè)試電壓范圍內(nèi)，逐步向DUT輸入引腳施加恒定電壓，并測(cè)量每個(gè)步驟的輸入電流（圖3）來實(shí)現(xiàn)的。由于漏電流通常在uA范圍內(nèi)，PMU應(yīng)設(shè)置為更靈敏的電流范圍，以實(shí)現(xiàn)更精確的測(cè)量。
要執(zhí)行輸入泄漏測(cè)試，DUT需要通電，同時(shí)PMU引腳設(shè)置為施加電壓/測(cè)量電流模式。在每個(gè)輸入電壓設(shè)置下，PMU測(cè)量輸入電流，然后根據(jù)DUT規(guī)格驗(yàn)證該值。PMU提供的實(shí)際測(cè)試電壓也可以被測(cè)量。該測(cè)試技術(shù)也可用于VIL和VIH的測(cè)試。
為了測(cè)量/表征連接到設(shè)備接地和VCC引腳的輸入保護(hù)二極管，PMU配置為施加電壓/測(cè)量電流模式，電壓以小增量遞增，以便為每個(gè)二極管生成V-I曲線。該器件在0.7伏的結(jié)電壓下開始導(dǎo)電。
4、交流參數(shù)測(cè)試功能
為了充分利用大型ATE專有數(shù)字儀器中的功能和功能，現(xiàn)在基于PXI的數(shù)字子系統(tǒng)必須具有每引腳或通道的靈活和動(dòng)態(tài)計(jì)時(shí)能力。
與現(xiàn)有3U PXI數(shù)字子系統(tǒng)采用“單一”定時(shí)系統(tǒng)（其中所有I/O通道都用同一時(shí)鐘邊緣進(jìn)行時(shí)鐘）不同，每引腳動(dòng)態(tài)定時(shí)系統(tǒng)提供了在多通道基礎(chǔ)上獨(dú)立和動(dòng)態(tài)定位數(shù)據(jù)的靈活性。
此外，在模擬復(fù)雜的總線定時(shí)或測(cè)試脈沖寬度靈敏度時(shí)，數(shù)據(jù)格式（例如不歸零或歸零等）提供了更大的靈活性。
有了這些動(dòng)態(tài)計(jì)時(shí)特性和數(shù)據(jù)格式，基于PXI的測(cè)試系統(tǒng)可以提供與大型ATE系統(tǒng)相當(dāng)?shù)臏y(cè)試能力。
動(dòng)態(tài)計(jì)時(shí)意味著能夠在測(cè)試步驟內(nèi)以足夠的分辨率移動(dòng)邊緣。
對(duì)于一個(gè)獨(dú)特的定時(shí)系統(tǒng)的挑戰(zhàn)是邊緣位置將被限制在向量時(shí)鐘速率的上升或下降邊緣，并且對(duì)于一個(gè)完整的向量突發(fā)，邊緣位置將是固定的。
例如，如果矢量時(shí)鐘速率為100MHz，則邊緣位置將被限制為5ns分辨率，且時(shí)鐘速率較慢，從而導(dǎo)致相應(yīng)的分辨率降低。為了充分表現(xiàn)和測(cè)試切換速率為100MHz或更高的數(shù)字設(shè)備，測(cè)試系統(tǒng)必須能夠以1ns或更好的分辨率在數(shù)據(jù)/時(shí)鐘邊緣進(jìn)行增量和動(dòng)態(tài)移動(dòng)。一個(gè)典型的應(yīng)用是描述設(shè)備的設(shè)置和持續(xù)時(shí)間，這需要相對(duì)于時(shí)鐘的數(shù)據(jù)增量移動(dòng)。
為了執(zhí)行此測(cè)試，數(shù)據(jù)（或時(shí)鐘）相對(duì)于時(shí)鐘（或數(shù)據(jù)）以小增量移動(dòng)，從而允許設(shè)備實(shí)現(xiàn)完整的交流特性。使用數(shù)字子系統(tǒng)的多時(shí)間設(shè)置功能，可以為序列或測(cè)試步驟分配不同的值，允許時(shí)鐘邊緣通過設(shè)備的指定設(shè)置和持續(xù)時(shí)間范圍。
在不求采用1-GHz或更高的定時(shí)時(shí)鐘速率的情況下，一個(gè)提供足夠的定時(shí)分辨率的解決方案是采用動(dòng)態(tài)時(shí)序內(nèi)插器。該內(nèi)插器能夠靈活地將驅(qū)動(dòng)/感測(cè)測(cè)試矢量以1-ns或更好的分辨率定位在測(cè)試步驟內(nèi)的任何位置，而不僅僅是在矢量時(shí)鐘的邊緣邊界上。這種靈活性允許用戶精確地創(chuàng)建矢量定時(shí)，而無需求助于過采樣（over sampling）等變通方法，這是一種使用多個(gè)向量來實(shí)現(xiàn)中等邊緣位置分辨率的技術(shù)。此外，“動(dòng)態(tài)”編程引腳時(shí)序的能力極大地簡(jiǎn)化了時(shí)序Shmoo圖的創(chuàng)建/執(zhí)行、設(shè)備交流參數(shù)的驗(yàn)證/特征描述，以及WGL、STIL和VCD測(cè)試向量的轉(zhuǎn)換。使用僅支持每引腳“靜態(tài)”計(jì)時(shí)的儀器來執(zhí)行這些測(cè)試需要更長(zhǎng)的測(cè)試時(shí)間，在某些情況下，儀器的功能可能不適合應(yīng)用。
通過將每針定時(shí)結(jié)構(gòu)的特性與軟件工具相結(jié)合，可以很容易地表現(xiàn)出數(shù)字和混合信號(hào)設(shè)備的動(dòng)態(tài)性能。例如，通過使用二維Shmoo圖，可以基于電源變化或其他參數(shù)來表征設(shè)備的性能。圖4詳細(xì)說明了這兩個(gè)參數(shù)與電源變化的Shmoo圖。在每種情況下，在一系列定時(shí)和電源條件下將測(cè)試向量應(yīng)用于被測(cè)設(shè)備，并顯示每個(gè)特定操作條件下的通過/失敗結(jié)果。
圖 4、建立并保持Shmoo圖
總結(jié)：
下一代PXI數(shù)字儀器提供的功能和測(cè)試功能通常只能在專用的ATE半導(dǎo)體系統(tǒng)中找到。隨著這些新的、先進(jìn)的數(shù)字子系統(tǒng)的出現(xiàn)，基于PXI的半導(dǎo)體測(cè)試解決方案現(xiàn)在可以為數(shù)字、混合信號(hào)和射頻測(cè)試應(yīng)用提供更廣泛的測(cè)試能力和功能。現(xiàn)在的PXI系統(tǒng)為驗(yàn)證、集中生產(chǎn)和故障分析應(yīng)用提供了令人信服的測(cè)試解決方案，提供了與專用ATE相當(dāng)?shù)墓δ芎托阅堋?
