簡析大容量存儲(chǔ)器基本原理及測試程序

大容量存儲(chǔ)器集成電路的測試系統(tǒng)是科技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基金項(xiàng)目,是根據(jù)大容量存儲(chǔ)器集成電路SDRAM、DDRSDRAM和：flashRAM的發(fā)展趨勢而研究開發(fā)的測試系統(tǒng)。方案的主要內(nèi)容為測試方法和測試程序研究開發(fā),其次是測試板、適配器及生產(chǎn)性測試設(shè)備的研制和設(shè)備結(jié)構(gòu)制作和調(diào)試等。特點(diǎn)是基于大容量存儲(chǔ)器集成電路的結(jié)構(gòu),采用全新的測試技術(shù)理論和較通用的測試設(shè)備,實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室精確測試和生產(chǎn)中大批量芯片中測及成品測試。目前對高兆位存儲(chǔ)器電路能大批量測試的設(shè)備非常昂貴,低價(jià)的專用存儲(chǔ)器電路測試儀又不能滿足測試的可靠性和通用性要求,因此該項(xiàng)目將大大提高國內(nèi)存儲(chǔ)器電路的生產(chǎn)能力,降低產(chǎn)品成本,提高存儲(chǔ)器電路的可利用率,有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1測試系統(tǒng)的基本原理

根據(jù)大容量存儲(chǔ)器電路的技術(shù)特點(diǎn),不論EEPROM、DRAM、SDRAM、FLASRAM等,都有快速塊(BANK)、頁(PAGE)、單個(gè)單元和連續(xù)多個(gè)單元這4種不同的讀和寫方式。本系統(tǒng)充分利用不同的讀和寫方式進(jìn)行測試,首先以頁面方式測試存儲(chǔ)單元讀和寫的正確性,再以塊方式測試連續(xù)寫入固定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,然后連續(xù)多個(gè)單元方式寫入變化數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性,最后測試在單個(gè)單元寫連續(xù)循環(huán)變化下數(shù)據(jù)的可靠性,按這樣順序運(yùn)行4種不同的測試模塊,能非常準(zhǔn)確地對存儲(chǔ)器電路的各種狀態(tài)進(jìn)行分析測試,對大容量存儲(chǔ)器電路SDRAM和flashRAM的測試項(xiàng)目以及存儲(chǔ)單元的可測試度為100%,系統(tǒng)定時(shí)精度±500ps,完全滿足SDRAM和flash的產(chǎn)品指標(biāo)要求。本項(xiàng)目的技術(shù)攻關(guān)難題在于大容量存儲(chǔ)器集成電路測試方法的創(chuàng)新和相應(yīng)測試設(shè)備的研制,它具有5項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)。

1.1采用矢量技術(shù)“V2MTM”,測試大容量存儲(chǔ)器

由于存儲(chǔ)器電路容量的不斷增大,測試仿真能力的增強(qiáng)使測試矢量的數(shù)量大大增加,用傳統(tǒng)的中小測試設(shè)備是無法做到的,即使一般大型的測試設(shè)備,也只尋求復(fù)雜的頁面式方案進(jìn)行線性測試,這是造成測試時(shí)間隨著容量的增大而加長、成本增高的主要原因。采用虛擬矢量存儲(chǔ)器測試技術(shù)可以提供高達(dá)4096個(gè)測試矢量,以滿足容量100兆以上,數(shù)據(jù)速率亞納秒的大容量存儲(chǔ)器電路的測試要求。整個(gè)測試過程基于矢量技術(shù),實(shí)現(xiàn)同時(shí)多點(diǎn)多電路測試,使時(shí)間和成本基本上保持不變。

如為128兆容量存儲(chǔ)器電路,頁面容量為32K,則該電路具有2048個(gè)頁面。測試設(shè)備將提供2048個(gè)測試矢量,實(shí)現(xiàn)同時(shí)對2048點(diǎn)的測試,使測試時(shí)間比線性測試大大縮短。

1.2采用變址掃描重讀技術(shù)

掃描測試技術(shù),主要針對存儲(chǔ)器電路對電平比較敏感的問題而設(shè)計(jì)。掃描途徑：邊界存取掃描、頁面存取掃描、單元存取掃描,充分利用存儲(chǔ)器電路行列復(fù)用的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),使存儲(chǔ)器任何管腳都可作為掃描管腳而得以測性,提高了可測性和測試準(zhǔn)確性。

存儲(chǔ)器電路對電平比較敏感,會(huì)給出錯(cuò)誤測試結(jié)果。假設(shè)A1內(nèi)部開路,讀寫時(shí)A1將感應(yīng)為高電平或低電平之一。如感應(yīng)為低電平即A1=0,試圖對10的單元任何讀寫,由于A1內(nèi)部開路感應(yīng)為A1=O,實(shí)際只是對OO的單元讀寫,表面上對10單元讀寫測試結(jié)果正確,實(shí)際只是OO單元讀寫測試結(jié)果正確,因而給出錯(cuò)誤結(jié)果。通過變址掃描重讀技術(shù)即可解決此問題。為了提高測試速度,在邊界區(qū)域選取256B或更大容量。假設(shè)對應(yīng)8位地址,先對00000000單元到11111111單元寫入不同的數(shù)據(jù),如分別寫入00H,01H,02H…255。讀出時(shí)AO,A2,A3,A4,A5,A6,A7固定為0,改變A1地址：

如地址均可靠,00000000單元將寫入00H,00000010單元將寫入02H,00000000單元讀出時(shí)DATA=http:///00H;A1變址為1,00000010單元讀出時(shí)DATA=02H

如A1內(nèi)部開路感應(yīng)為低電平即A1=O,00H寫入00000000單元,寫00000010單元時(shí)由于A1=O,02H將寫入00000000單元覆蓋00H。00000000單元讀出時(shí)DATA=http:///02H,A1變址為1,00000010單元讀出時(shí)DATA=02H,數(shù)據(jù)相同,即可判定變址管腳A1錯(cuò)誤。逐一變址每一地址,由讀出時(shí)數(shù)據(jù)是否相同,來判定所有變址管腳的可測性和測試準(zhǔn)確性。

1.3實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析技術(shù)

系統(tǒng)主機(jī)通過邏輯分析功能,能迅速將被測器件的錯(cuò)誤分離出來并顯示有關(guān)數(shù)據(jù),也能在某個(gè)指定矢量上,在故障時(shí)停下來或保存起來,做邏輯統(tǒng)計(jì)分析,快速、準(zhǔn)確地顯示存儲(chǔ)單元的狀態(tài),對測試電路作出級別分類顯示,提高存儲(chǔ)器電路的可用性。

對于大容量存儲(chǔ)器電路,很難保證整個(gè)電路正確性。往往由于少部分單元的損壞而廢棄整個(gè)電路。為了使電路得以充分利用,可將電路作出分級別處理。如為128兆容量存儲(chǔ)器電路,當(dāng)損壞單元部分集中在電路的高半部時(shí),通過下拉最高位地址選中低半部,或損壞單元部分集中在電路的低半部時(shí),通過上拉最高位地址選中高半部,即可作為64兆容量存儲(chǔ)器電路來使用。通過調(diào)整地址結(jié)構(gòu),還可繼續(xù)細(xì)分為32/1618/412兆容量的存儲(chǔ)器電路來使用。

1.4CHIPSET初始化技術(shù)和多CPU技術(shù)

系統(tǒng)的測試控制終端的設(shè)計(jì)采用CHIPGROUP(芯片組合)技術(shù),具有一個(gè)主CPU(上位機(jī))和多個(gè)測試CPU(下位機(jī)),系統(tǒng)軟件對控制終端進(jìn)行初始化設(shè)計(jì),根據(jù)存儲(chǔ)器電路的測試特定,開發(fā)設(shè)計(jì)了新的BIOS系統(tǒng)程序,包括設(shè)計(jì)全局變量描述符GDT的結(jié)構(gòu)、局部變量描述符IDT的結(jié)構(gòu)、全局變量描述符表GDT-TABLE向量、代碼段CODE-DES向量、數(shù)據(jù)段DATA-DES向量、存儲(chǔ)選擇MEMORY-SEL向量、測試段TEST-DES向量,定義全局變量描述符寄存器GDT-R、局部變量描述符寄存器IDT-R等。這樣,對控制終端的BIOS進(jìn)行重新設(shè)計(jì),使終端直接對待測存儲(chǔ)器進(jìn)行測試。而測試的容量由軟件控制,針對不同芯片源和不同容量,具有多種選擇。測試時(shí)只需設(shè)定要測試的存儲(chǔ)器的類別、容量、測試開始矢量及結(jié)束矢量,就可以使測試系統(tǒng)按要求對存儲(chǔ)器進(jìn)行自定測試。通過對CHIPSET的初始化,定義了各種內(nèi)參數(shù)、變量和向量,令主CPU只執(zhí)行對各個(gè)測試CPU的管理和測試結(jié)果的數(shù)據(jù)邏輯分析,以滿足存儲(chǔ)器電路測試的要求。

1.5測試程序模塊化技術(shù)

系統(tǒng)采用四種不同的測試程序模塊對存儲(chǔ)器電路進(jìn)行測試,以不同的讀寫方式測試存儲(chǔ)單元的準(zhǔn)確性和可靠性。

(1)Page-WR-RD讀功能模塊,測試存儲(chǔ)器電路讀寫的正確性。

(2)FAST-WR-RD功能模塊,測試存儲(chǔ)器電路連續(xù)寫入固定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

(3)MODIFY-WR-RD模塊,測試存儲(chǔ)器電路在連續(xù)寫變化的數(shù)據(jù)時(shí)的準(zhǔn)確性。

(4)MOVE-WR-RD功能模塊,測試存儲(chǔ)器電路在快速寫連續(xù)循環(huán)變化的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

存儲(chǔ)器電路測試系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)作為控制終端,采用虛擬矢量技術(shù)、變址掃描技術(shù),實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析技術(shù),CHIPSET技術(shù)和設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)CHIPSET的初始化配置,時(shí)序控制技術(shù),開發(fā)測試存儲(chǔ)器電路應(yīng)用程序,并配備相應(yīng)的機(jī)械手和探針臺(tái)接口,實(shí)現(xiàn)大容量存儲(chǔ)器電路的測試。

2存儲(chǔ)器電路測試程序

系統(tǒng)不同的功能模塊,以不同的方式對存儲(chǔ)器電路進(jìn)行測試,實(shí)現(xiàn)對存存儲(chǔ)單元的各種參數(shù)進(jìn)行測試,綜合不同測試方式和所有測試矢量的結(jié)果,對存儲(chǔ)單元的準(zhǔn)確性和可靠性進(jìn)行分類、輸出顯示。存儲(chǔ)器電路測試程序是測試系統(tǒng)的核心部分。

2.1Page-WR-RD模塊

FP-WR-RD模塊就是測試存儲(chǔ)器電路以PAGE(頁)方式時(shí)的正確性。該方式在寫讀數(shù)據(jù)時(shí)均以“WORD”32bit/次的方式進(jìn)行,每次寫數(shù)據(jù)時(shí)不是將所有存儲(chǔ)單元一次全部填充完畢,而是按照存儲(chǔ)器電路的特性,將存儲(chǔ)器電路共64Mbytes(以8M×8為例)待測存儲(chǔ)單元以64Kbytes為單位將存儲(chǔ)單元分為不同的區(qū)(400I-王個(gè))。以64Kbytes為單位寫入存儲(chǔ)單元后再讀出比較正確性,若有錯(cuò)則調(diào)用記錄錯(cuò)誤子程序,若無錯(cuò)誤則繼續(xù)下一數(shù)據(jù)的寫入。將待寫數(shù)據(jù)以字符串形式處理,每次取用一個(gè)數(shù)據(jù)。

2.2FAST-WRITE-READ模塊

FAST-WRITE-READ模塊就是測試存儲(chǔ)器電路連續(xù)寫入固定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,它以32bit/次將16Mbytes存儲(chǔ)單元全部寫同一數(shù)據(jù),然后再讀出全部數(shù)據(jù)以測試其準(zhǔn)確性。此模塊目的在于測試存儲(chǔ)器電路在快速連續(xù)寫入/讀出的工作方式下各個(gè)存儲(chǔ)單元的準(zhǔn)確性。

2.3MODIFY-WRITE-READ模塊

MODIFY-WRITE-READ模塊測試存儲(chǔ)器電路在連續(xù)寫變化數(shù)據(jù)時(shí)的準(zhǔn)確性,將每次寫數(shù)據(jù)的變量內(nèi)容取反,則每連續(xù)兩次寫入的內(nèi)容相反,在讀數(shù)據(jù)時(shí)若檢測出每兩次內(nèi)容并非相反則存儲(chǔ)單元有錯(cuò)。此功能對檢測其存儲(chǔ)單元是否有相互干擾而產(chǎn)生不穩(wěn)定的情況。

2.4MOVE-WRITE-READ模塊

MOVE-WRITE-READ模塊測試存儲(chǔ)器電路在快速寫連續(xù)循環(huán)變化數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。每次寫入的數(shù)據(jù)變量EAX的內(nèi)容向左循環(huán)移一位,則相鄰每次寫入數(shù)據(jù)均不相同,進(jìn)一步檢查存儲(chǔ)單元確穩(wěn)定性。

2.5結(jié)果顯示輸出模塊

進(jìn)行存儲(chǔ)器電路測試的目的是將存儲(chǔ)器電路按其錯(cuò)誤存儲(chǔ)單元的情況進(jìn)行分類標(biāo)識(shí),標(biāo)識(shí)的結(jié)果必須易于記錄、區(qū)分、焊接和使用,以滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要,而經(jīng)過上述模塊測試的結(jié)果數(shù)據(jù)存放在EAX內(nèi),地址存放在ES：[DI]內(nèi),對存儲(chǔ)器電路必須對其進(jìn)行分類作出標(biāo)識(shí),控制機(jī)械手輸送到相應(yīng)的分配卡位。

2.6顯示界面功能模塊

測試系統(tǒng)開機(jī)后在顯示屏應(yīng)出現(xiàn)測試界面,顯示測試系統(tǒng)配置,正在處理的存儲(chǔ)器電路規(guī)格類型,顯示正在執(zhí)行的運(yùn)行模式,以便觀察該存儲(chǔ)器電路對于何種模式較為敏感,在處理時(shí)有針對性地加強(qiáng)該測試模式處理。顯示測試運(yùn)行LOOP數(shù),觀察正在測試的存儲(chǔ)器電路在工作狀態(tài)的性能,以便觀察存儲(chǔ)器電路工作長時(shí)間的穩(wěn)定性。各大容量存儲(chǔ)器電路生產(chǎn)商在存儲(chǔ)技術(shù)上略有不同,在測試界面中,用軟件技術(shù)解決在產(chǎn)品變換中的適應(yīng)性問題。只要設(shè)置相關(guān)軟件變量,即可適用各種不同的存儲(chǔ)器電路。

3技術(shù)優(yōu)勢

系統(tǒng)采用了上述關(guān)鍵的技術(shù)和獨(dú)特的測試模塊方式,測試存儲(chǔ)器電路的各項(xiàng)指標(biāo)(速度、準(zhǔn)確率、穩(wěn)定性),擁有自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。作為存儲(chǔ)器電路專用測試設(shè)備,程序設(shè)計(jì)完全仿真存儲(chǔ)器電路在實(shí)際工作中的各種狀態(tài),測試能力強(qiáng)、速度快、可測試率高、適應(yīng)于各種不同的存儲(chǔ)器電路,具有較大的靈活性。由于采用虛擬矢量存儲(chǔ)器技術(shù),使本測試系統(tǒng)在測試容量方面具有相當(dāng)?shù)陌l(fā)展空間,測試成本非常低。在存儲(chǔ)器集成電路的測試技術(shù)領(lǐng)域和測試系統(tǒng)市場中具有一定之優(yōu)勢。