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A 半导体集成电路测试概论目录半导体集成电路测试概论 The Concept of Semiconductor Testing 白安鹏汇编目第一章电子学基本概念‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 1-1 录第二章半导体测试基本概念‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 2-1 第三章开路与短路测试‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 3-1 第四章集成电路规格表‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 4-1 第五章直流参数测试‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 5-1 第六章功能参数测试‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 6-1 第七章交流参数测试‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 7-1 第八章电路特性分析‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 8-1 第九章开发测试向量‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 9-1 第十章测试程序开发时面临的问题‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 10-1 第十一章测试程序开发步骤‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 11-1 第十二章排除问题的方法‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 12-1 第十三章测试程序的验证及文件归档‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 13-1 第十四章闩锁效应‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 14-1 第十五章扫瞄测试的原理‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 15-1

第一章电子学的基本概念在学习测试概念之前，首先让我们来，复习一些电子学的基本关念，及一些专有名词。例如：电压、电流、电阻。同时我们也会提到，各种不同量测电阻的方法，及一些数字逻辑讯号的解释。最后，会再介绍单一数字逻辑闸组件。希望从最基本的认识，逐步进入半导体测试领域。第一节基本观念复习 ■ 电压(Voltage)其单位为伏特(符号以 V 来表示) 电路中两点之间的电位差，也就是单位电荷消耗或吸收的能量。公式为 V=E/Q 其中 V 是电位差,E 是电能,Q 是电荷量。 ■ 电流(Current)其单位为安培(符号以 A 来表示) 是单位时间内流经导体的电荷量。公式为 I=Q/T， T 是单位时间。 ■ 电阻(Resistance)其单位为奥姆(符号以 Ω 来表示) 阻止电流在物体中流动的一种计量。电阻值与温度之间有相对应的关系。有些物质会在高温的时候，形成电阻效应（电阻值变大）。而有些物质，反而降低电阻效应（电阻值变小）。一般情况下，大部份的材质会降低电阻效应（电阻值变小）。所谓电阻效应就是阻止电流流动的一种阻力。其公式为。ρ 是电阻系数, L 是两截面间的距离, A 是截面积。图 1-1

■ 奥姆定律 Ohm’s Law: 公式为 V = I * R。V 是电压、I 是电流、R 是电阻。因此，当其中两者已知时，即可求得其中一个未知。图 1-2 第二节基本量测方法通常测试系统，会提供电压来量电流，或者提供电流来量电压。测试系统通常不会直接量测电阻值，而是经由量测电压或电流，再利用奥姆定律计算出电阻值。以下介绍这两种测量电阻的方法： ■ 方法一：提供电压量电流(VFIM: Voltage Force Current Measure)

图 1-3 此方法是，给予一个已知 2.5V 伏特电压后，利用电流计与待测物串连来量测电流值。量测后再利用 R=V/I 公式，计算出电阻值。使用此方法，量测电流值的过程中，要注意，当电阻 R 很小时(趋近于零)，电流 I 的值会很大。如此会导致电流计烧毁，或待测物损坏。因此，一般情况下，需作电流的限流措施(Current Clamp)。以图 1-3 为例： R = V / I = 2.5V / 2.0mA = 1250Ω 一般在测试的过程中，会依 IC 设计的规格来确认。如果电阻的规格为 1250Ω±10%，则电阻最小值为 1125Ω(= 1250Ω -1250Ω*10%)。当电阻值为 1125Ω 时，电流值为 2.2mA。当电阻为 1375Ω 时，电流值为 1.8mA。因此，电流的限流设定(Current Clamp)，会设为 2.2mA。所以，所量测出的最大电流值，不会大于 2.2mA。 ■ 方法二：提供电流量电压 (IFVM: Current Force Voltage Measure)

图 1-4 此方法是，给予一个已知电流 I。电压计跨接电阻两端后，量测电压值(与待测物并联)。再利用 R=V/I 公式，计算出电阻值。使用此方法，量测电压值的过程中，要注意，当未知的电阻 R 趋近于无限大时，所量测出的电压值会很大。此结果，会导致电压计烧毁或待测物损坏。为防止上述情形的发生，一般会作电压值的限压措施(Voltage Clamp)，设定好最大的电压值。以图 1-4 为例：最大电压值 V = I * R = 2.50mA * 1375Ω = 2.75V。最小电压值 V = I * R = 2.50mA * 1125Ω = 2.25V。因此，电压的限压设定值，会设在 2.75 伏特电压。 ■ 数字逻辑集成电路在设计上，有两种较被广泛使用的技术。TTL (Transistor -Transistor Logic)和 CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor)这两种技术。TTL 电路的执行速度比 CMOS 电路快，但消耗能量较高。CMOS 的能量消耗与其频率有关。较

高的运作频率，会有较多的能量消耗。TTL 电路，则是固定的能量消耗。然而以目前而言，CMOS 电路设计，是比较被广泛使用的一种技术。 ■ 电压值代表逻辑准位一般逻辑电路中，会以高电位代表逻辑 1，而以低电位来代表逻辑 0。逻辑电路的数据读取与写入，是以逻辑准位为基准。逻辑准位的定义，由电压值来决定。例如：大于 1.8V 的电压值，定义为逻辑 1，而小于 0.4V 的电压值，定义为逻辑 0。图 1-5 为一个逻辑脉波讯号(Logic Pulse) 周期(Period) = 1 / 频率( Frequency) 频率( Frequency)＝200MHz 则周期(Period)=5nSec。周期(Period)一般英文称为 Cycle。 ■ 脉波讯号准位 (Pulse Level)

图 1-6 输入讯号 (Input Pulse) 输入电压为 1.8V 以上时，称为逻辑 1。VIH ( Input Voltage in High )=1.8V。输入电压为 0.6V 以下时，称为逻辑 0。VIL ( Input Voltage in Low )=0.6V。图 1-7 输出讯号 (Output Pulse) 输出电压为 2.0V 以上时，称为逻辑 1。VOH(Output Voltage in High)=2.0V。输出电压为 0.4V 以下时，称为逻辑 0。VOL(Output Voltage in Low )=0.4V。第三节基本数字逻辑闸

■ Inverter 反向器反向器，是一个最基本的逻辑电路。具备一支输入脚(Input Pin)及一支输出脚(Output Pin)，它主要功能，是将逻辑 1 的值改变为逻辑 0 的值。图 1-8 Inverter 反向器 ■ AND 闸 AND 闸的主要功能，其输出脚的逻辑值，是依所有输入脚的逻辑值而定。当所有输入脚的逻辑值为 1 时,则其输出脚的逻辑值为 1。同时，当有一支输入脚的逻辑值为 0 时，其输出脚的逻辑值则为 0。其输入脚数量可以 2 支以上，也可以只有一支输入脚。一般而言，利用基本逻辑闸，所组合设计而成的电路（例如利用 AND、OR 闸等），称为逻辑电路。

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