VLSI
VLSI Testing
Testing
Motivazioni
Tipi di collaudo
Specifiche e pianificazione
Programmazione
Analisi dei dati di collaudo
Automatic Test Equipment
Collaudo parametrico
Sommario
1
Motivazioni
Motivazioni
Automatic Test Equipment (ATE)
Influenzano quali test sono possibili
Serie limitazioni di tipo analogico nelle misure ad
alte frequenze
Bisogna capirne le capacità rispetto alla logica
digitale, memorie, nelle tecnologie System-on-aChip (SOC)
Collaudo parametrico
Misure di setup e hold time
Calcolo di VIL , VIH , VOL , VOH , tr , tf , td , IOL, IOH , IIL,
IIH
2
1
Tipi
Tipi di
di Testing
Testing
Verification testing, characterization testing
Verifica la correttezza del progetto e delle
procedure di collaudo – di solito richiede
correzioni al progetto
Manufacturing testing
Collaudo di fabbrica di tutti i chip prodotti per
guasti parametrici e difetti casuali
Acceptance testing (incoming inspection)
Collaudo svolto dai clienti sui chip acquistati
per verificarne la qualità
3
Principi
Principi fondamentali
fondamentali del
del
collaudo
collaudo
4
2
Automatic
Automatic Test
Test Equipment
Equipment
Consiste di:
Calcolatore
32-bit Digital Signal Processor (DSP) per il
collaudo analogico
Test Program (scritto in un linguaggio ad alto
livello)
Probe Head (con i contatti per i pin del chip)
Probe Card o Membrane Probe (contiene
elettronica di misura dei segnali)
5
Verification
Verification Testing
Testing
Molto costoso
Consiste di:
Microscopio elettronico a scansione
Analisi ottica
Electron beam testing
Metodi di intelligenza artificiale
Collaudi funzionali
6
3
Characterization
Characterization Test
Test
Collaudo di caso peggiore
Scelta dei collaudi che discriminano fra i chip che
discriminano i chip corretti da quelli guasti
Seleziona dei campioni significativi di chip
Ripete i test per ogni condizione di collaudo
ambentale
Risultati rappresentabili su Schmoo plot
Diagnosi e correzione di errori di progetto
Continua durante la produzione per migliorare progetti e
processi e la resa (yield)
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Schmoo
Schmoo Plot
Plot
8
4
Manufacturing
Manufacturing Test
Test
Determina se i chip prodotti rispettano le specifiche
Deve coprire % alte di guasti
Deve minimizzare i tempi di collaudo (e quindi i costi)
Non svolge alcuna diagnosi di guasto
Collauda ogni dispositivo sul chip
Il collaudo deve avvenire alla velocità cui operano i
dispositivi
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BurnBurn
Burnin o
o Stress
Stress Test
Test
Burn--in
Processo:
Sottopone i chip a alte temperature & sovra-
tensioni di alimentazione, durante l’esecuzione
di collaudi di produzione
E’ in grado di rivelare:
Mortalità infantile – chip danneggiati che
tipicamente falliscono nei primi 2 giorni di
applicazione – provoca questi guasti prima che i
chip vengano dati ai clienti
Freak failures – dispositivi con gli stessi
meccanismi di guasto dei dispositivi affidabili
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5
Incoming
Incoming Inspection
Inspection
Viene fatta in modo:
Simile al collaudo di produzione
Più comprensiva del collaudo di produzione
E’ orientata ad applicazioni specifiche
Viene fatta su un campione casuale di dispositivi
Dimensioni che dipendono dalla qualità dei
dispositivi e dalle specifiche di affidabilità dei
sistemi
Evita di inserire dispositivi difettosi in sistemi
dove i costi di diagnosi eccedono quelli della
incoming inspection
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Tipi
Tipi di
di collaudo
collaudo di
di produzione
produzione
Wafer sort o probe test – viene fatto prima
che il
wafer sia tagliato in chip
Caratterizzazione preliminare – dispositivi di
test sono verificati per misurare alcuni
parametri di test
Collaudo di dispositivi una volta inseriti nel package
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6
Sottotipi
Sottotipi di
di collaudo
collaudo
Parametrico – misura le proprietà elettroniche dei pin
di I/O – ritardi, tensioni, correnti, etc. – veloce ed
economico
Funzionale – utilizzato per coprire % molto alte di
guasti modellati – collauda ciascun transistore e
connessione nei circuiti digitali – lungo e costoso –
principale soggetto del corso
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Significati
Significati differenti
differenti di
di
collaudo
collaudo funzionale
funzionale
ATE e Produzione – vettori di collaudo applicati per
avere alte coperture nel collauto di produzione
Verifica di progetto – collaudo con vettori di verifica,
che determinano se un circuito verifica le specifiche –
coperture di guasto molto basse (< 70 %)
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7
Specifiche
Specifiche &
& Pianificazione
Pianificazione
Specifiche:
Caratteristiche funzionali
Tipo di Device Under Test (DUT)
Vincoli fisici – Package, no. di pin, etc.
Caratteristice ambientali – alimentazione,
temperatura, umidità, etc.
Affidabilità – livello di qualità di accettazione
(#difetti/milione), rateo di guasto, etc.
Pianificazione:
Tipi di ATE da utilizzare
Tipi di collaudo
Specifiche sulla copertura di guasto
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Programmazione
Programmazione di
di Collaudo
Collaudo
16
8
Analisi
Analisi dei
dei dati
dati di
di collaudo
collaudo
Utilizzi dei dati degli ATE:
Elimina i DUTs malfunzionanti
Informazioni sul progetto di fabbricazione
Informazioni sulle debolezze di progetto
I dispositivi che passano il collaudo sono sicuramente
corretti solo se i vettori di collaudo coprono il 100%
dei guasti
Failure mode analysis (FMA)
Diagnosi delle cause dei dispositivi
malfunzionanti
Permettono di migliorare il progetto logico & e
le regole di layout
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Automatic
Automatic Test
Test Equipment
Equipment
(ATE)
(ATE)
Jan. 25, 2001
VLSI Test: Bushnell-Agrawal/Lecture 2
18
9
ADVANTEST
ADVANTEST Model
Model T6682
T6682
ATE
ATE
19
T6682
T6682 ATE
ATE
20
10
T6682
T6682 ATE
ATE Specifiche
Specifiche
0.35 µm VLSI chip nella realizzazione
1024 pin
Velocità: 250, 500, o 1000 MHz
Accuratezza temporale: +/- 200 ps
Range di tensione: -2.5 to 6 V
Accuratezza sull’istante di campionamento del: +/
870 ps
Risoluzione sul periodo di clock: 31.25 ps
Pattern multiplexing: 2 test in un periodo di ATE
Pin multiplexing: 2 pin per controllarne 1 del DUT
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Generazione
Generazione di
di Test
Test Pattern
Pattern
((fisica)
fisica
fisica)
fisica))
Sequential pattern generator (SQPG): memorizza 16
Mvectors di patterns da applicare al DUT
Algorithmic pattern generator (ALPG): 32 indirizzi
independenti, 36 data bits
Collaudo di memorie
Scan pattern generator (SCPG) supporta il JTAG
boundary scan, riducendo l’occupazione di memoria
2 Gvector or 8 Gvector sizes
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11
Pin
Pin Electronics
Electronics
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T6682
T6682 ATE
ATE Software
Software
Solaris UNIX su una UltraSPARC 167 MHz CPU per
le funzioni non in tempo reale
Sistema operativo in tempo reale su una UltraSPARC
200 MHz CPU per il controllo del tester
Periferiche
Viewpoint software per debug, valutazione, & analisi
di chip VLSI
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12
Tipico
Tipico Programma
Programma di
di Test
Test
1.
2.
3.
4.
5.
Probe test – per i difetti più grossolani
Verifica dei contatti elettrici
Collaudo funzionale
DC collaudo parametrico
AC collaudo parametrico
Valori non accettabili di
tensione/corrente/delay ai pin
Limiti non accettabili sulle operazioni
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Sommario
Sommario
Collaudo parametrico – determina se l’elettronica sui pin
di I/O funziona correttamente dal punto di vista digitale
per quello che riguarda la tensione logica, correnti, e
ritardi
Test funzionali – determina se i sottosistemi interni del
chip internal logic/analog sub-systems funzionano
correttamente
Problemi di costo degli ATE
Pin induttanza dei pin
Frequenze > GHz
Alto numero di pin (1024)
Riduzione del costo degli ATE
Multi-Site Testing (parallelizzazione)
Metodi di DFT come Built-In Self-Test
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13
