芯片测试术语 ，片内测试(BIST)，ATE测试

CP测试

CP是wafer level的chip probing，是整个wafer工艺，包括backgrinding和backmetal（if need），对一些基本器件参数的测试，如vt（阈值电压），Rdson（导通电阻），BVdss（源漏击穿电压），Igss（栅源漏电流），Idss（漏源漏电流）等，一般测试机台的电压和功率不会很高；

CP 测试对Memory来说还有一个非常重要的作用，那就是通过MRA计算出chip level 的Repair address，通过Laser Repair将CP测试中的Repairable die 修补回来，这样保证了yield和reliability两方面的提升。

CP是对wafer进行测试，能把坏的Die挑出来，可以减少封装和测试的成本。可以更直接的知道Wafer 的良率。CP测试可检查fab厂制造的工艺水平。

现在对于一般的wafer工艺，很多公司多把CP给省了；减少成本。

FT测试

FT是packaged chip level的Final Test，主要是对于这个（CPpassed）IC或Device芯片应用方面的测试，有些甚至是待机测试；FT是把坏的chip挑出来；检验封装的良率。通过FT可检验封装厂制造的工艺水平。

而FT则对封装好的Chip来测试。CP Pass 才会去封装。然后FT，确保封装后也Pass。

WAT

WAT是Wafer AcceptanceTest，对专门的测试图形（test key）的测试，通过电参数来监控各步工艺是否正常和稳定；

BIST

介绍了SoC片上嵌入式微处理器核的一种测试技术——片内测试(BIST)。讲述了片上系统的由来以及两个重要特点。与传统的测试方法比较后，讨论了MereBIST、LogicBIST等常用BIST测试技术的结构和特点，分析了这几种测试方法的优缺点。

引 言
   
随着科技的不断发展，集成电路的制造工艺和设计水平得到了飞速提高，设计者能够将非常复杂的功能集成到硅片上。将PCB板上多块芯片的系统集成到一块芯片内部，这个芯片就是系统级芯片，即SoC(System on Chip)。SoC芯片的特点主要有两方面：第一是其高度的复杂性，第二是大量运用可重用的IP(Intellectual Property)模块。以往的芯片设计往往只专注于某个特定功能的模块设计，例如压缩／解压、无线模块、网络模块等。而一块SoC芯片的功能可能是多个独立模块的总和。另外，芯片的制造需要经历化学、冶金、光学等工艺过程，在这些过程中可能引入物理缺陷导致其不能正常工作。因此对芯片的测试成为必不可少的环节。可测性设计(Design ForTest，DFT)是在芯片的设计阶段就考虑以后测试的需要，使芯片测试更加容易和充分，并降低测试成本。一个SoC包含各种可复用的功能IP核，其中嵌入式微处理器核是其中的关键部分，大部分都嵌有一个或多个微处理器核以获得最好的性能。所以，对微处理器核可测性问题的研究越来越迫在眉睫。

1 传统测试方法
    20世纪七八十年代之前，集成电路还都是小规模电路时，测试大都通过加入激励，探测相应的方式来完成。这种方式在电路规模不大并且频率不快的情况下还是可行的，但是随着集成电路规模的增长，功能验证内容增多，或者需要使用异步激励信号时，这样的测试方式就存在局限性。为了提高故障点的测试覆盖率，出现了自动向量生成(ATPG)工具。运用ATPG算法以及强大的计算机，可以检测到尽可能多的故障点。随着芯片规模的增长，芯片门数相对于引脚数目的比例变得太悬殊，只通过输入／输出引脚进行测试的方法几乎不能再应用了，于是出现了另外一种基于扫描的测试技术——DFT。但当扫描链很长而且数量很多时，单芯片测试时间还是很长。同时高级测试仪器的价格急速攀升，使得BIST(Built-In Self-Test)即片内测试方法的产生成为必然。

2 几种常用的BIST方法及其优缺点
    片内测试是节省芯片测试时间和成本的有效手段，外部测试的测试速度以每年12％的幅度增长，而片内芯片的速度以每年30％的幅度增长，这一矛盾进一步推动了BIST的应用。由于SoC芯片内部的IP种类繁多，对不同的IP核采用不同的BIST测试方法。采用BIST技术的优点在于：降低测试成本、提高错误覆盖率、缩短测试时间、方便客户服务和独立测试。目前BIST测试方法主要有MemBIST和LogicBIST。
2．1 MemBIST
    MemBIST是面向嵌入式芯片存储器的测试方式，用于测试存储器工作是否正常。芯片内部有一个BISTController，用于产生存储器测试的各种模式和预期的结果，并比较存储器的读出结果和预期结果。MemBIST可分为RAMBIST和ROMBIST。目前较常用的存储器BIST算法有March算法及其变种。业界常用的工具有Mentor Graphics的MBIST Architecture。
2．1．1 RAMBIST测试结构
    用RAM实现的数据Cache和指令Cache均使用普通的BIST方法。因为这两个RAM的结构完全相同，因此为了减少面积消耗，只使用一组测试电路。在测试时有外部信号TE0、TE1分别控制RAM1、RAM2是否处于测试状态，TE0、TE1不能同时有效。测试电路结构如图1所示。

结 语
    本文介绍了SoC片上嵌入式微处理器核可测性技术的研究现状；介绍了设计时在电路中植入相关功能电路，用于提供自我测试功能的技术，以降低器件测试对自动测试设备(ATE)的依赖程度。BIST技术可以实现自我测试，也可以解决很多电路无法直接测试的问题(因为它们没有外部引脚)。
    可以预见，在不久的将来即使最先进的ATE也无法完全测试最快的电路，这也是采用BIST的原因之一。但是BIST也存在一些缺点，如额外的电路会占用宝贵的面积，会产生额外的引脚和可能出现测试盲点等。BIST技术正成为高价ATE的替代方案，但是目前还无法完全取代ATE，他们将在未来很长一段时间内共存。

ATE

自动测试设备ATE Primer

自动测试或自动测试设备广泛用于生产测试中，以便在最短的时间内完成最佳测试：有几种不同类型可用。

自动测试设备，ATE包括：

ATE基础知识自动光学检测，AOI自动X射线检测，AXI在线测试，ICT功能测试，FATE开发测试策略

ATE自动测试设备是当今电子测试领域的重要组成部分。自动测试设备可以进行印刷电路板测试，并且可以非常迅速地进行设备测试 – 比手动测试设备测试速度快得多。由于生产人员的时间是电子设备项目的总生产成本的主要因素，因此必须尽可能缩短生产时间。这可以通过使用ATE，自动测试设备来实现。

自动测试设备一般情况下很昂贵，因此必须确保使用正确的原理和正确的类型或方式的自动测试设备。只有正确使用适用的自动测试设备才能获得最大的收益。

有多种不同的方法可用于自动测试设备。每种类型都有自己的优点和缺点，在某些情况下可以起到很好的互补作用。在选择ATE系统时，有必要全面地了解不同类型的系统并能够正确应用它们。

ATE自动测试系统的类型

可以使用各种类型的ATE系统。 当他们以各种不同的方式检测电子产品，他们通常适合生产测试周期的不同阶段。 目前使用最广泛的ATE形式的自动测试设备如下：

l PCB检测系统：PCB检测是任何生产过程中的关键要素，人工检查多年前使用过，但总是不可靠和不一致。现在印刷电路板复杂得多，人工检查不是一个可行的选择。因此使用自动化系统：

l AOI，自动光学检测：广泛用于许多制造环境。它本质上是一种检查形式，是自动方式实现的。与手动检查相比，这提供了更高程度的可重复性和速度。 AOI，自动光学检测，当它位于生产焊接板的生产线末端时特别有用。在这里，它可以快速定位生产问题，包括焊接缺陷，以及是否正确的组件和安装，以及他们的方向是否正确。由于AOI系统通常位于PCB焊接工艺之后，因此在太多印刷电路板受到影响之前，可以快速解决任何焊接工艺问题。

AOI自动光学检测需要一些时间来设置和测试设备以学习电路板。一旦设置，它可以非常快速和轻松地处理板。它是大批量生产的理想选择。尽管人工干预水平较低，但正确设置需要时间，并且测试系统本身也需要大量投资。

l 自动X射线检测，AXI：自动X射线检测与AOI有许多相似之处。然而，随着BGA封装的出现，必须能够使用一种可以查看光学上看不到的物品的检查形式。自动X射线检测，AXI系统可以查看IC封装并检查封装下方的焊点以评估焊点。

l ICT在线测试：在线测试，ICT是ATE的一种形式，已经使用多年，是一种特别有效的印刷电路板测试形式。这种测试技术不仅可以查看短路，开路，元件值，还可以检查IC的工作情况。

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尽管在线测试中，ICT是一种非常强大的工具，但由于大多数设计中的高密度轨道和组件导致无法访问电路板，因此它受到限制。用于与节点接触的探针必须非常精确地放置在非常精细的节距的位置，并且可能不总是良好接触。鉴于这一点以及今天在许多电路板上发现的节点数量不断增加，它的使用量比往年少，尽管它仍然被广泛使用。

制造缺陷分析仪，MDA是印刷电路板测试的另一种形式，它实际上是ICT的简化形式。然而，这种形式的印刷电路板测试仅测试制造缺陷，查看短路，开路并查看某些元件值。因此，这些测试系统的成本远低于完整ICT的成本，但故障覆盖率较低。

l ·JTAG边界扫描测试：边界扫描是近年来出现的一种测试形式。边界扫描也称为JTAG，联合测试行动小组或其标准IEEE 1149.1，与传统的测试形式相比具有明显的优势，因此已成为自动测试的主要工具之一。

开发边界扫描测试的主要原因是为了克服无法访问电路板和集成电路进行测试的问题。边界扫描通过在大型集成电路中具有特定的边界扫描寄存器来克服这一点。在电路板设置为边界扫描模式的情况下，集成电路中的串行数据寄存器将数据传递给它们。响应以及从串行数据链传出的数据使测试人员能够检测到任何故障。由于能够以非常有限的物理测试访问来测试电路板甚至IC，因此Boundary Scan / JTAG已经得到了广泛的应用。

l ·功能测试：功能测试可被视为执行电路功能的任何形式的电子测试。根据电路类型（RF，数字，模拟等），所需的测试程度，可以采用许多不同的方法。主要方法概述如下：

功能自动测试设备，FATE：该术语通常指特殊设计的控制台中的大型功能自动测试设备。这些自动测试设备系统通常用于测试数字板，但是目前这些大型测试仪并未得到广泛应用。现在许多电路板运行的速度越来越快，这些测试仪无法容纳测试板和测试仪测量或激励点之间的导线会导致大电容，从而降低操作速度。除了治具（工装）以外，程序开发也很昂贵。尽管存在这些缺点，但这些测试仪仍可用于生产量高且速度不是特别高的区域。它们常见于测试数字板，以及模拟电路板。

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l 使用GPIB总线的系统集成和堆叠测试设备：可以测试板或单元本身的一种方法是使用一堆远程控制的测试设备。

尽管GPIB总线标准有很多年，许多机架安装或台架测试设备仍然具有GPIB功能。尽管GPIB相对较慢并且已经存在超过30年，但它仍然被广泛使用，因为它提供了非常灵活的测试方法。 GPIB的主要缺点是速度和编写程序的成本，尽管像LabView这样的测试执行程序包可用于帮助程序在测试环境中生成和执行。固定装置或测试接口也很昂贵。

l ·基于机箱或机架的测试设备：GPIB机架和堆叠自动测试设备方法的主要缺点之一是它占用大量空间，并且运行速度受到GPIB速度的限制。为了克服这些问题，已经开发了包含更加复杂的测试系统在内的多种测试标准。

虽然ATE有可以使用的自动测试设备的各种方法，这些是一些比较流行的系统。他们都可以使用LabView等测试管理软件来协助运行各个测试。这样可以实现测试排序，结果收集和打印输出以及结果记录等功能。

l ·组织测试（Combinational test）：目前没有一种测试方法能够提供完整的解决方案。为了帮助克服这一点，各种ATE自动测试设备系统采用了各自测试方法。这些组合测试仪通常用于印刷电路板测试。通过这样做，单个电子测试设备能够对印刷电路板测试获得更高水平的访问，并且测试覆盖率更高。此外，组合测试仪能够进行各种不同类型的测试，而无需将电路板从一个测试仪移动到另一个测试仪。通过这种方式，单组测试可能包括在线测试以及一些功能测试，然后是一些JTAG边界扫描测试。

每种类型的自动测试理念都有其优势，因此有必要为所设想的测试选择正确类型的测试方法。

结束语：