片上芯片SoC挑战传统测试方案

2012-07-16 19:09:27来源: 21ic

       SoC厂商如何在提高复杂器件传输速度的同时降低测试成本?
  
       随着先进的集成电路(IC)设计方法和高密度生产技术的使用,半导体厂商能够把不同的数字和模拟电路集成在极小芯片上,其尺寸之小、功能之全尚无先例,我们称之为系统芯片。尽管具有先进的设计和制造能力,可是IC厂商在对这些多元器件进行快速而又低成本地批量生产时,面对 空前的挑战。当把若干功能单元结合在一个单独器件上时,今天的SoC器件为减少批量生产时间和测试成本,向传统的测试方法发起挑战。结果是,厂商们将更广泛地研究新方法,这些新方法通过在设计和测试之间的有效平衡,提供了一个更有效地从事SoC设计、生产和测试的方案,并能够同时做到减少其生产时间和测试费用。
  
特殊的挑战
  
就SoC厂商来说,在一个竞争激烈的市场上,消费者对其在功能、性能和费用等方面的要求,又给他们平添了持续的压力。SoC厂商将复杂的数字核与模拟功能集成在单芯片中,在功能和性能上能够应对市场多种用途的需求。可是在制造过程中,SoC厂商发现设计和测试复杂性经常会导致故障。随 工艺技术的研制费用接近100万美元,每次故障都使得成本负担雪上加霜,并且拖延交货期,加剧经济受损。工程师们发现在这样的压力下,无法充分发挥先进的工艺技术和制造水平的潜力。
  
对测试工程师来说,他们的测试面对 非常严峻的挑战,一是受测器件庞大的数量,二是多种受测电路复杂的程度。然而,测试工程师必须保证以最优化的测试程序,采用最少最便宜的测试设备,在短时间内完成测试。测试工程师还需要功能更强的混合信号测试仪来处理高端界面。而传统的连续开发方法中测试故障的费用上升首先导致器件开发延迟,SoC厂商也将为此增加测试时间和费用及生产成本。
  
SoC测试中当前的困境大多是由于采用早期几代IC对测试要求不高而造成的。最新的设计虽提高了易测程度但仍缺乏应对当前流程中普遍问题的能力。在传统的连续开发流程中(图1a),设计工程师设计时所掌握的有关信息很少,可利用的测试设备也有限,因而可能在最终开始测试后很久才会发现所遇到的问题,造成额外费用并拖延时间。
  
SoC器件目前不断增加的复杂程度,促使主要的厂商青睐采用更有效的SoC生产导向设计测试流程法(图1b)。该方法使各个测试小组分工明确,测试研发工作平行展开。各测试小组集中攻关的结果是同步拿出最优化的设计方案和更有效的测试程序。工程师们在转移到大批量生产之前,就已充分掌握了器件性能。制造商可以有效平衡高配置的SoC平台的灵活性,使其满足不同新产品类型组合的需要,在实现快速批量供应的同时,全面降低测试成本。
  
早期试验进展
  
新测试流程建立在测试开发工具和设计工艺技术之上。多年来,工程师们倚赖专用的内部工具将仿真向量转变成测试设备使用的模式。SoC显著地增加了这一转变过程的复杂性。今天,更加先进的测试工具能够与主要的电子设计自动化(EDA)供应商所提供的流程一起运行。加上先进的循环运算法则,这些工具能够把与各种复杂程度的电路相关联的数据组合起来,并且制作一个单独的测试模式和定时文档。手头掌握了这些统一的结果,测试工程师的工作会更有效。

生产测试和工程确认的流程

  图1 生产测试和工程确认的常规流程(a)和平行流程(b)

新SoC生产导向设计测试流程法的一个最重要特点是它能够在开发循环的早期校验测试程序。过去,测试工程师需要获得第一块芯片和可以排除故障的测试设备后才可以开始测试工作,这将把产量拖沿数星期。而今,由于具有了当前先进的测试开发环境,测试工程师能够利用数字式虚拟测试仪(DVT)的性能,提前进行调试试验。虚拟测试法最适合数字电路。但EDA软件现有的能力已有很大提高,EDA公司与测试公司已有很好的协作。因此,设计和测试工程技术能力扩展至模拟设计也就有了保障。
  
经过改进的测试开发能力对所有SoC厂商都至关重要,对于无生产线的IC设计公司尤为重要。由于相比较而言,IC设计公司对外界的依赖程度高,因为在设计和测试之间存在一个地理上的差距,存在 交流困难问题。经由外界的设计方案会加剧测试难题对生产延期和生产费用的影响。虚拟测试法让IC设计公司在其现有的设计环境下进行调试试验,以保证测试程序运转正常并能更好地s了解潜在的测试设备问题。 

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关键字:片上芯片  SoC  测试  FPGA

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2012/0716/article_5457.html
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