當(dāng)今半導(dǎo)體測試工程師面臨的挑戰(zhàn)是如何尋找和創(chuàng)建一個新的測試解決方案，該方案被要求能夠顯著降低測試成本，并滿足可配置、開放架構(gòu)、靈活的測試解決方案的需求，這些解決方案可以提供與專用ATE平臺相媲美的功能。特別是，對于低至中等數(shù)量的測試需求，例如在試生產(chǎn)、驗證和集中生產(chǎn)過程中的測試應(yīng)用，對靈活且經(jīng)濟高效的ATE解決方案的需求尤為迫切。對于這些應(yīng)用，測試工程師過去一直依賴傳統(tǒng)的測試系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的購置成本很低，但運營成本很高，或者是內(nèi)部設(shè)計的機架堆疊的解決方案。然而，基于PXI平臺的半導(dǎo)體測試系統(tǒng)解決方案在功能和性能方面在過去這些年中取得了顯著的進步，為測試工程師提供一個可行的替代方案，以滿足當(dāng)前和未來的測試需求。
1、半導(dǎo)體測試要求
數(shù)字和混合信號設(shè)備的基本測試需求包括直流/交流參數(shù)和功能測試。對于直流測試，設(shè)備的所有引腳都必須有特征，這需要一個PMU。一個PMU可以提供源電壓來測量電流或提供源電流來測量電壓，并且設(shè)備的所有引腳必須能夠被訪問。如果使用單個PMU，則需要某種類型的開關(guān)/多路復(fù)用器。一旦完成直流特性化，就可以對設(shè)備進行功能/交流參數(shù)測試。在這種情況下，具有足夠深的內(nèi)存、每通道可編程性（電壓、負載和方向）、可編程邊緣位置和實時比較的數(shù)字儀器為測試交流參數(shù)和功能提供了關(guān)鍵特性。圖1顯示了一個處理這些功能的基本設(shè)置。
所示配置對于即使是中等引腳數(shù)的ATE系統(tǒng)也不實用?，F(xiàn)在的PXI測試系統(tǒng)采用了每管腳或每通道一個PMU的架構(gòu)，提供了高通道數(shù)配置和優(yōu)異的測試性能（速度和測量精度）。圖2詳細說明了一個數(shù)字儀器的結(jié)構(gòu)，其中包括每個引腳的PMU配置。PXI測試系統(tǒng)在小型、緊湊、單PXI機箱中提供高通道數(shù)數(shù)字和混合信號測試系統(tǒng)。
2、直流參數(shù)測試功能
如前所述，PMU可用于兩種模式之一，以對數(shù)字設(shè)備的輸入和輸出引腳進行直流特性測試：
施加電壓并測量電流。通過這種方法，PMU采用恒定電壓，并利用其車載測量能力，測量被測設(shè)備/管腳所消耗的電流。PMU提供的電壓也可以測量。
施加電流并測量電壓。通過這種方法，參數(shù)測量單元要么施加一個恒定的電流流過一個器件，要么從一個器件引腳引入一個灌電流，然后測量產(chǎn)生的電壓。也可以測量PMU的灌/拉電流。
通過將每個通道的PMU與數(shù)字測試功能組合在一臺儀器中，可以大大簡化在數(shù)字和混合信號設(shè)備上執(zhí)行的一系列直流測試。在數(shù)字設(shè)備上進行的常見直流測試包括輸入電壓電平（VIH/VIL）、輸出電壓電平（VOL/VOH）、輸入漏電和輸出短路電流測試。
3、輸入漏電流測試和I-V測試功能
測試一個設(shè)備的輸入包括漏電流測試以及表現(xiàn)在被測設(shè)備（DUT）的每個輸入端上的保護二極管的特性。這些測試是通過在規(guī)定的測試電壓范圍內(nèi)，逐步向DUT輸入引腳施加恒定電壓，并測量每個步驟的輸入電流（圖3）來實現(xiàn)的。由于漏電流通常在uA范圍內(nèi)，PMU應(yīng)設(shè)置為更靈敏的電流范圍，以實現(xiàn)更精確的測量。
要執(zhí)行輸入泄漏測試，DUT需要通電，同時PMU引腳設(shè)置為施加電壓/測量電流模式。在每個輸入電壓設(shè)置下，PMU測量輸入電流，然后根據(jù)DUT規(guī)格驗證該值。PMU提供的實際測試電壓也可以被測量。該測試技術(shù)也可用于VIL和VIH的測試。
為了測量/表征連接到設(shè)備接地和VCC引腳的輸入保護二極管，PMU配置為施加電壓/測量電流模式，電壓以小增量遞增，以便為每個二極管生成V-I曲線。該器件在0.7伏的結(jié)電壓下開始導(dǎo)電。
4、交流參數(shù)測試功能
為了充分利用大型ATE專有數(shù)字儀器中的功能和功能，現(xiàn)在基于PXI的數(shù)字子系統(tǒng)必須具有每引腳或通道的靈活和動態(tài)計時能力。
與現(xiàn)有3U PXI數(shù)字子系統(tǒng)采用“單一”定時系統(tǒng)（其中所有I/O通道都用同一時鐘邊緣進行時鐘）不同，每引腳動態(tài)定時系統(tǒng)提供了在多通道基礎(chǔ)上獨立和動態(tài)定位數(shù)據(jù)的靈活性。
此外，在模擬復(fù)雜的總線定時或測試脈沖寬度靈敏度時，數(shù)據(jù)格式（例如不歸零或歸零等）提供了更大的靈活性。
有了這些動態(tài)計時特性和數(shù)據(jù)格式，基于PXI的測試系統(tǒng)可以提供與大型ATE系統(tǒng)相當(dāng)?shù)臏y試能力。
動態(tài)計時意味著能夠在測試步驟內(nèi)以足夠的分辨率移動邊緣。
對于一個獨特的定時系統(tǒng)的挑戰(zhàn)是邊緣位置將被限制在向量時鐘速率的上升或下降邊緣，并且對于一個完整的向量突發(fā)，邊緣位置將是固定的。
例如，如果矢量時鐘速率為100MHz，則邊緣位置將被限制為5ns分辨率，且時鐘速率較慢，從而導(dǎo)致相應(yīng)的分辨率降低。為了充分表現(xiàn)和測試切換速率為100MHz或更高的數(shù)字設(shè)備，測試系統(tǒng)必須能夠以1ns或更好的分辨率在數(shù)據(jù)/時鐘邊緣進行增量和動態(tài)移動。一個典型的應(yīng)用是描述設(shè)備的設(shè)置和持續(xù)時間，這需要相對于時鐘的數(shù)據(jù)增量移動。
為了執(zhí)行此測試，數(shù)據(jù)（或時鐘）相對于時鐘（或數(shù)據(jù)）以小增量移動，從而允許設(shè)備實現(xiàn)完整的交流特性。使用數(shù)字子系統(tǒng)的多時間設(shè)置功能，可以為序列或測試步驟分配不同的值，允許時鐘邊緣通過設(shè)備的指定設(shè)置和持續(xù)時間范圍。
在不求采用1-GHz或更高的定時時鐘速率的情況下，一個提供足夠的定時分辨率的解決方案是采用動態(tài)時序內(nèi)插器。該內(nèi)插器能夠靈活地將驅(qū)動/感測測試矢量以1-ns或更好的分辨率定位在測試步驟內(nèi)的任何位置，而不僅僅是在矢量時鐘的邊緣邊界上。這種靈活性允許用戶精確地創(chuàng)建矢量定時，而無需求助于過采樣（over sampling）等變通方法，這是一種使用多個向量來實現(xiàn)中等邊緣位置分辨率的技術(shù)。此外，“動態(tài)”編程引腳時序的能力極大地簡化了時序Shmoo圖的創(chuàng)建/執(zhí)行、設(shè)備交流參數(shù)的驗證/特征描述，以及WGL、STIL和VCD測試向量的轉(zhuǎn)換。使用僅支持每引腳“靜態(tài)”計時的儀器來執(zhí)行這些測試需要更長的測試時間，在某些情況下，儀器的功能可能不適合應(yīng)用。
通過將每針定時結(jié)構(gòu)的特性與軟件工具相結(jié)合，可以很容易地表現(xiàn)出數(shù)字和混合信號設(shè)備的動態(tài)性能。例如，通過使用二維Shmoo圖，可以基于電源變化或其他參數(shù)來表征設(shè)備的性能。圖4詳細說明了這兩個參數(shù)與電源變化的Shmoo圖。在每種情況下，在一系列定時和電源條件下將測試向量應(yīng)用于被測設(shè)備，并顯示每個特定操作條件下的通過/失敗結(jié)果。
圖 4、建立并保持Shmoo圖
總結(jié)：
下一代PXI數(shù)字儀器提供的功能和測試功能通常只能在專用的ATE半導(dǎo)體系統(tǒng)中找到。隨著這些新的、先進的數(shù)字子系統(tǒng)的出現(xiàn)，基于PXI的半導(dǎo)體測試解決方案現(xiàn)在可以為數(shù)字、混合信號和射頻測試應(yīng)用提供更廣泛的測試能力和功能?，F(xiàn)在的PXI系統(tǒng)為驗證、集中生產(chǎn)和故障分析應(yīng)用提供了令人信服的測試解決方案，提供了與專用ATE相當(dāng)?shù)墓δ芎托阅堋?
