le="display: block;">片上(on-chip)測試電路在當今大規(guī)模集成電路設計中的作用越來越重要,ATE制造商對此應予以高度關注。
作者:Rodger Sykes
在深亞微米設計(VDSM)和復雜百萬門級芯片設計的推動下,通過集成各種IP核,系統(tǒng)級芯片(SOC)的功能更加強大,但是,這些復雜的SOC(如用于前沿的數據通信和無線產品上的系統(tǒng)級芯片)引發(fā)了一系列棘手的設計和測試問題。
實際上,SOC設計人員面臨的問題貫穿電路板生產測試、診斷和測量的整個過程,許多EDA工具生產商卻簡單地忽略這一事實,錯誤地認為問題應該由后端解決。實際上,除非在前端解決這些困難的測試問題,否則,將持續(xù)影響產品上市時間、器件品質和整個IC的成本。
根據Dataquest和我們的研究表明,超百萬門級高復雜性設計將從1998年的410萬門增加到2003年的3,966萬門。百萬門是一個門坎,超過百萬門之后,采用嵌入測試電路進行產品驗證最有效且成本最低。
嵌入式測試配備了使每個IC可以進行自測試的IP,該IP在SOC中集成了測試功能(“微型測試器”),它只占用2%到3%的硅片面積。
嵌入式測試源于兩種不同的測試概念:外部自動測試設備(ATE)和傳統(tǒng)的測試設計(DFT)技術。嵌入式測試將ATE的高速和高帶寬功能直接集成到IC之中,通過實現集成,嵌入測試可以解決芯片級、板級和系統(tǒng)級的測試問題,從而加速設計診斷、查找故障和測試的進程。
除了能解決設計和制造中的測試問題之外,嵌入式測試實際上涵蓋了DFT、制造和遠程診斷(remote diagnostics或remote access)領域。IP核集成了嵌入式微型測試器之后,其使用和復用就更方便,每次集成過程的測試問題就能迎刃而解。同一個嵌入測試功能還可以用于在硅片制造的各個階段,它們包括圓片探測、老化測試、最終測試、電路板裝配、系統(tǒng)開發(fā)、現場安裝以及遠程診斷。
夢寐以求的測試方案
如果能將存儲器、混合信號電路、IP核和嵌入式微處理器集成到一個SOC上,這在技術上不僅是奇跡,而且是人們夢寐以求的測試解決方案。在集成度持續(xù)增長、投資成本增加、多功能測試需求、長測試時間以及復合功能測試器等諸多因素的作用下,IC測試設備的成本越來越高。成本增長的底線在哪里？單位測試成本的增長率比IC制造業(yè)任何其它方面的成本增長率都快得多。
但是,現在IC測試的模式發(fā)生了重要變化,IC測試不再困難或昂貴,其原因在于芯片上配備了智能化的測試功能。測試程序、測試向量生成以及傳送都不需要了,這樣就減少了從設計到制造整個流程的復雜性, 也將制造測試時間和調試時間從數月縮短為數周。
在IC的整個生命期內,嵌入式測試解決方案除了能夠實現從門級到任何硬件功能的遠程自測和自診斷,還可以進行產品服務和產品維護。例如,可以在世界上任何地點經濟實惠地建立3G無線基站。除了無線應用之外,遠程自診斷的應用還包括因特網的高端工作站和服務器,成本更低、可靠更高的網絡交換機等。
那么,是否還需要碩大的自動測試設備？隨著門數、管腳數和器件速度的不斷提高,ATE的成本和使用價值逐漸地受到質疑。Intel公司公布一個計劃,預計到2003年對微處理器等復雜器件的測試投入將大于對制造的設備的投入。未來若干年內,傳統(tǒng)的外部硬件測試成本將大幅上揚,其原因在于引腳達2,000的器件和2GHz時鐘速度使測試設備復雜性大為提高。
ATE進退維谷
在過去的20年里,傳統(tǒng)的外部硬件測試成本平均占半導體銷售額比重是3%到5%并呈逐年上升之勢。長期以來,雖然領先的ATE制造商一直受到低成本和功能專一測試設備的挑戰(zhàn),嵌入式微型測試器的出現和廣泛應用是ATE進退維谷的真正原因。
正如現在個人計算機隨處可見一樣,將來每個芯片都將配有自己的板上微型測試器,因此,微型測試還可以作為置換技術的一個實例。
ATE的成本、性能、測試能力和靈活性已經達到了物理極限,ATE系統(tǒng)的價格正跌向500萬美元價位,顯然,面對新興測試技術的出現,ATE制造商必須盡快認清未來產業(yè)的發(fā)展方向和風險。
Rodger Sykes是位于硅谷的LogicVision有限公司的市場營銷和企業(yè)發(fā)展副總裁,此前受聘于飛利普半導體公司的市場營銷開發(fā)部并在德州儀器公司工作了13年。
