集成电路测试按照测试对象的不同可以分为模拟集成电路测试、数字集成电路测试和混合集成电路测试。
模拟集成电路测试包括直流参数测试和交流参数测试。直流参数包括输入输出失调电压、输入输出失调电流、输出高低电平电压、输入高低电平电压和输入高低电流等。交流参数包括建立时间、保持时间、脉冲上升/下降时间、输入/输出脉冲延迟等。测试时所需要的模块包括:①精密测试单元,为待测电路器件提供电压源或电流源。②波形数字化模块,包括任意信号发生器、模拟捕获器和数字波形数字化器等。③频谱分析模块,模拟捕获器捕获回来的数据经过频谱分析之后,得到器件输出的频率成分,计算出需要测试的交流参数,并采用其他模块显示出测试结果的峰值、平均值、矢量电压值等。
数字集成电路测试需要进行直流参数的测试和数字逻辑的功能测试等。直流参数测试包括连接性检查,开路/短路、漏电流测试等;数字逻辑功能测试是使用一个有明确的错误覆盖率的测试向量来测试制造出的产品是否有缺陷。测试所需的模块包括:①引脚电子,由激励输出单元和响应接受单元构成,是测试仪和待测电路之间的接口电路,完成波形产生、驱动输出和结果比较等功能。②程控电源模块,为待测器件提供电源。③其他的控制电路模块,控制各个功能完成具体的测试工具和进行数据处理。
混合集成电路输入输出有可能是数字信号或者模拟信号。因此,除了数字集成电路完成功能测试的模块之外,还需要模拟捕获模块,即波形数字化模块;频谱分析模块,根据频率成品计算出待测器件的动态参数;任意信号发生模块,为模拟输入的待测器件提供制定参数的模拟信号。
根据测试的具体目标,集成电路测试还可以分为验证性测试、老化测试和成品测试。①验证性测试,为了确保电路设计的正确性,对电路的所有功能进行测试。在测试过程中,需要模拟多个环境反复测试,列出电路参数的规范。②老化测试,通过一个长时间的连续或者周期性的测试,使不耐用的器件失效,从而确保老化测试后器件的可靠性。一般在高温下进行老化测试,因为高温能够加速暴露器件的潜在失效。③成品测试,即检测合格的芯片所占百分比。由于工艺线水平、材料特性及环境的影响,以及电路中器件参数设计不合理、结构设计不合理等,均可造成成品率降低。利用电子设计自动化(electronic design automation,EDA)技术提高成品率是很有效的方法。大致可以分为两类,一种是数值方法,根据电路方程的特点对成品率进行估算及优化,具有运算速度快、估计结果精确的特点,但其灵活性差,难以用于复杂电路中;另一种是统计方法,主要是蒙特卡罗(Monte Carlo)方法及其改进方法,简单灵活,可用于复杂电路的成品率分析及优化。这些方法主要用于解决3个问题:减小设计与制造间的误差、成品率估算、成品率优化。