le="display: block;">片上(on-chip)測(cè)試電路在當(dāng)今大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)中的作用越來越重要,ATE制造商對(duì)此應(yīng)予以高度關(guān)注。
- 夢(mèng)寐以求的測(cè)試方案
- ATE進(jìn)退維谷
作者:Rodger Sykes
在深亞微米設(shè)計(jì)(VDSM)和復(fù)雜百萬門級(jí)芯片設(shè)計(jì)的推動(dòng)下,通過集成各種IP核,系統(tǒng)級(jí)芯片(SOC)的功能更加強(qiáng)大,但是,這些復(fù)雜的SOC(如用于前沿的數(shù)據(jù)通信和無線產(chǎn)品上的系統(tǒng)級(jí)芯片)引發(fā)了一系列棘手的設(shè)計(jì)和測(cè)試問題。
實(shí)際上,SOC設(shè)計(jì)人員面臨的問題貫穿電路板生產(chǎn)測(cè)試、診斷和測(cè)量的整個(gè)過程,許多EDA工具生產(chǎn)商卻簡單地忽略這一事實(shí),錯(cuò)誤地認(rèn)為問題應(yīng)該由后端解決。實(shí)際上,除非在前端解決這些困難的測(cè)試問題,否則,將持續(xù)影響產(chǎn)品上市時(shí)間、器件品質(zhì)和整個(gè)IC的成本。
根據(jù)Dataquest和我們的研究表明,超百萬門級(jí)高復(fù)雜性設(shè)計(jì)將從1998年的410萬門增加到2003年的3,966萬門。百萬門是一個(gè)門坎,超過百萬門之后,采用嵌入測(cè)試電路進(jìn)行產(chǎn)品驗(yàn)證最有效且成本最低。
嵌入式測(cè)試配備了使每個(gè)IC可以進(jìn)行自測(cè)試的IP,該IP在SOC中集成了測(cè)試功能(“微型測(cè)試器”),它只占用2%到3%的硅片面積。
嵌入式測(cè)試源于兩種不同的測(cè)試概念:外部自動(dòng)測(cè)試設(shè)備(ATE)和傳統(tǒng)的測(cè)試設(shè)計(jì)(DFT)技術(shù)。嵌入式測(cè)試將ATE的高速和高帶寬功能直接集成到IC之中,通過實(shí)現(xiàn)集成,嵌入測(cè)試可以解決芯片級(jí)、板級(jí)和系統(tǒng)級(jí)的測(cè)試問題,從而加速設(shè)計(jì)診斷、查找故障和測(cè)試的進(jìn)程。
除了能解決設(shè)計(jì)和制造中的測(cè)試問題之外,嵌入式測(cè)試實(shí)際上涵蓋了DFT、制造和遠(yuǎn)程診斷(remote diagnostics或remote access)領(lǐng)域。IP核集成了嵌入式微型測(cè)試器之后,其使用和復(fù)用就更方便,每次集成過程的測(cè)試問題就能迎刃而解。同一個(gè)嵌入測(cè)試功能還可以用于在硅片制造的各個(gè)階段,它們包括圓片探測(cè)、老化測(cè)試、最終測(cè)試、電路板裝配、系統(tǒng)開發(fā)、現(xiàn)場(chǎng)安裝以及遠(yuǎn)程診斷。
夢(mèng)寐以求的測(cè)試方案
如果能將存儲(chǔ)器、混合信號(hào)電路、IP核和嵌入式微處理器集成到一個(gè)SOC上,這在技術(shù)上不僅是奇跡,而且是人們夢(mèng)寐以求的測(cè)試解決方案。在集成度持續(xù)增長、投資成本增加、多功能測(cè)試需求、長測(cè)試時(shí)間以及復(fù)合功能測(cè)試器等諸多因素的作用下,IC測(cè)試設(shè)備的成本越來越高。成本增長的底線在哪里？單位測(cè)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(xiàn)在IC測(cè)試的模式發(fā)生了重要變化,IC測(cè)試不再困難或昂貴,其原因在于芯片上配備了智能化的測(cè)試功能。測(cè)試程序、測(cè)試向量生成以及傳送都不需要了,這樣就減少了從設(shè)計(jì)到制造整個(gè)流程的復(fù)雜性, 也將制造測(cè)試時(shí)間和調(diào)試時(shí)間從數(shù)月縮短為數(shù)周。
在IC的整個(gè)生命期內(nèi),嵌入式測(cè)試解決方案除了能夠?qū)崿F(xiàn)從門級(jí)到任何硬件功能的遠(yuǎn)程自測(cè)和自診斷,還可以進(jìn)行產(chǎn)品服務(wù)和產(chǎn)品維護(hù)。例如,可以在世界上任何地點(diǎn)經(jīng)濟(jì)實(shí)惠地建立3G無線基站。除了無線應(yīng)用之外,遠(yuǎn)程自診斷的應(yīng)用還包括因特網(wǎng)的高端工作站和服務(wù)器,成本更低、可靠更高的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等。
那么,是否還需要碩大的自動(dòng)測(cè)試設(shè)備？隨著門數(shù)、管腳數(shù)和器件速度的不斷提高,ATE的成本和使用價(jià)值逐漸地受到質(zhì)疑。Intel公司公布一個(gè)計(jì)劃,預(yù)計(jì)到2003年對(duì)微處理器等復(fù)雜器件的測(cè)試投入將大于對(duì)制造的設(shè)備的投入。未來若干年內(nèi),傳統(tǒng)的外部硬件測(cè)試成本將大幅上揚(yáng),其原因在于引腳達(dá)2,000的器件和2GHz時(shí)鐘速度使測(cè)試設(shè)備復(fù)雜性大為提高。
ATE進(jìn)退維谷
在過去的20年里,傳統(tǒng)的外部硬件測(cè)試成本平均占半導(dǎo)體銷售額比重是3%到5%并呈逐年上升之勢(shì)。長期以來,雖然領(lǐng)先的ATE制造商一直受到低成本和功能專一測(cè)試設(shè)備的挑戰(zhàn),嵌入式微型測(cè)試器的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用是ATE進(jìn)退維谷的真正原因。
正如現(xiàn)在個(gè)人計(jì)算機(jī)隨處可見一樣,將來每個(gè)芯片都將配有自己的板上微型測(cè)試器,因此,微型測(cè)試還可以作為置換技術(shù)的一個(gè)實(shí)例。
ATE的成本、性能、測(cè)試能力和靈活性已經(jīng)達(dá)到了物理極限,ATE系統(tǒng)的價(jià)格正跌向500萬美元價(jià)位,顯然,面對(duì)新興測(cè)試技術(shù)的出現(xiàn),ATE制造商必須盡快認(rèn)清未來產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向和風(fēng)險(xiǎn)。
Rodger Sykes是位于硅谷的LogicVision有限公司的市場(chǎng)營銷和企業(yè)發(fā)展副總裁,此前受聘于飛利普半導(dǎo)體公司的市場(chǎng)營銷開發(fā)部并在德州儀器公司工作了13年。
