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[導(dǎo)讀]VDSR32M32是珠海歐比特公司自主研發(fā)的一種高速、大容量的靜態(tài)隨機(jī)器(SRAM)用其對大容量數(shù)據(jù)進(jìn)行高速存取。本文首先介紹了該芯片的結(jié)構(gòu)和原理,其次詳細(xì)闡述了基于J750測試系統(tǒng)的測試技術(shù)研究,提出了采用J750EX測試系統(tǒng)的DSIO及其他模塊實現(xiàn)對SRAM VDSR16M32進(jìn)行電性測試及功能測試。另外,針對SRAM的關(guān)鍵時序參數(shù),如TAA(地址變化到數(shù)據(jù)輸出有效時間)、TACS(片選下降到數(shù)據(jù)輸出有效時間)、TOE(讀信號下降到數(shù)據(jù)輸出有效時間)等,使用測試系統(tǒng)為器件施加適當(dāng)?shù)目刂萍睿瓿蒘RAM的時序配合,從而達(dá)到器件性能的測試要求。

引言    

SRAM靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器是一種具有靜止存取功能的內(nèi)存,不需要刷新電路技能保存它內(nèi)部存儲的數(shù)據(jù)。它的主要優(yōu)點是速度快,不必配備刷新電路,可提高整體的工作效率。集成度低,功耗小,相同容量的體積較大,而且價格較高。但在串行低速數(shù)據(jù)到并行高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的過程中,存儲器起的是數(shù)據(jù)緩沖作用。為了得到更高的傳輸速度和更大的傳輸容量,需要更高的速度和更大容量的存儲器。VDSR32M32是珠海歐比特公司研制出的一種高速、大容量的TTL同步靜態(tài)存儲器,內(nèi)部由8片256Kbit CMOS SRAM組成,實現(xiàn)了由8個存儲容量為256K×16bits字節(jié)的芯片擴(kuò)展成容量為1M×32bits的SIP大容量存儲器芯片,同時具有設(shè)計簡單,應(yīng)用靈活等特點。

VDSR32M32芯片介紹

2.1 VDSR32M32的結(jié)構(gòu)

本器件是一種大容量、高速的SRAM。采用了先進(jìn)的立體封裝技術(shù),8片高速大容量的SRAM分八層進(jìn)行疊裝,組成了總?cè)萘繛?/font>32M bit數(shù)據(jù)寬度為32位的大容量存儲器,具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖1. 這種結(jié)構(gòu)不但大大的擴(kuò)充了存儲器的容量和數(shù)據(jù)位寬,而且還可以在應(yīng)用時大量節(jié)省了PCB板的使用空間。通過應(yīng)用了立體封裝的技術(shù)縮短了互連導(dǎo)線,從而降低了寄生效應(yīng),使得器件具有高性能、高可靠、長壽命、大容量等的性能特點。2為VDSR32M32中的任一Block的結(jié)構(gòu)框圖,它主要由控制邏輯、存儲整列等組成。

VDSR32M32主要特性如下:

總?cè)萘浚?/font>32M bit

工作電壓:3.3V(典型值),3.0~ 3.6V(范圍值);

數(shù)據(jù)寬度:32

訪問周期:12ns;

所有輸入輸出兼容TTL電平;

68SOP II 封裝。

 

 

1 VDSR32M32原理圖

 

2 VDSR32M32內(nèi)部Block的結(jié)構(gòu)框圖 

VDSR32M32立體封裝SRAM芯片采用8片型號為R1RW0416DSB-2PI的基片利用歐比特公司的SIP立體封裝工藝堆疊而成,分為獨立的8個片選信號(#CS0~#CS7),實現(xiàn)了由8個存儲容量為256K×16bits字節(jié)的芯片擴(kuò)展成容量為1M×32bitsSIP大容量存儲器芯片。各引腳的功能使用說明如下:

VCC+3.3V電源輸入端;

VSS:接地引腳;

A0~A17:地址同步輸入端;

#LB:低字節(jié)選擇;

#UB: 高字節(jié)選擇;

#OE:輸出使能, 數(shù)據(jù)讀取時需置為低,寫時置為低;

#CE0/#CE7:片選信號,低電平有效時選中該片;

DQ0~DQ32:數(shù)據(jù)輸入/輸出腳;

  #WE: 寫使能信號.

 

2.2   VDSR32M32電特性。

1   產(chǎn)品電特性

電性   指標(biāo)

技術(shù)參數(shù)

符號

測試條件

最小值

最大值

單位

允許漂移

靜態(tài) 指標(biāo)

輸入漏電電流

ILI

VIN = VSS to VCC

-16

16

μA

輸出漏電電流

ILO

VIN = VSS to VCC

-16

16

μA

工作電流

ICC

最快的訪問速度

CS# = VIL , IOUT = 0mA

其它管腳 = VIHVIL

-

500

mA

±10%

休眠電流 

ISB

最快的訪問速度

CS# = VIH

其它管腳 = VIHVIL

-

320

mA

±10%

邏輯輸入高電平

VIH

2.0

VCC

V

邏輯輸入低電平

VIL

-0.3

0.8

V

輸出高電平

VOH

IOL = 8mA

2.4

-

V

輸出低電平

VOL

IOH = -4 mA

-

0.4

V

動態(tài)  指標(biāo)

地址變化到數(shù)據(jù)輸出時間

tAA

見圖3

--

15

ns

 

2.3 VDSR32M32功能操作

2  器件功能真值表

#CSn

#OE

#WE

模式

I/O0I/O31

周期

H

×

×

待機(jī)

Z

-

L

H

H

輸出禁止

Z

-

L

L

H

輸出

讀周期

L

L

H

低字節(jié)讀

輸出

讀周期

L

L

H

高字節(jié)讀

Z

讀周期

L

L

H

---

Z

-

L

×

L

輸入

寫周期

L

×

L

低字節(jié)寫

輸入

寫周期

L

×

L

高字節(jié)寫

Z

寫周期

L

×

L

---

Z

-

注:1 X=任意, H=高電平, L=低電平, Z=高阻。

2)、#CSn有效為#CS0#CS1、#CS2 #CS3#CS4、#CS5#CS6#CS7同時有效。

 VDSR32M32測試方案

在本案例中,我們選用了Teradyne公司的J750測試系統(tǒng)對VDSR32M32進(jìn)行全面的性能和功能評價。該器件的測試思路為典型的數(shù)字電路測試方法,即存儲陣列的讀寫功能測試及各項電特性參數(shù)測試。

 

3.1  J750測試系統(tǒng)簡介

J750測試系統(tǒng)是上海Teradyne公司生產(chǎn)的存儲器自動測試機(jī),Teradyne  J750的高容量并行測試能力的設(shè)備測試效率可以高達(dá)95%。零腳印系統(tǒng)允許測試頭里面可以容納多達(dá)1,024 個輸入/輸出(I/O)通道,提供一整套選項,包括轉(zhuǎn)換器測試選項、內(nèi)存測試選項、冗余分析和混合信號選項。這些極大地拓寬了測試能力范圍。該系統(tǒng)還有IG-XL (TM) 測試軟件,把最新PC技術(shù)和Windows NT操作系統(tǒng)的力量和性能與標(biāo)準(zhǔn)的Windows工具(比如Microsoft Excel 和Visual Basic)融合在一起。

3.2 DSIO簡介

DSIO即為Digital Signal Input/Output(數(shù)字信號輸入/輸出)模塊的簡稱,它能使J750EX對數(shù)字信號進(jìn)行發(fā)送(source)、抓?。?/span>capture)及分析(analyze)等操作。此模塊的應(yīng)用方法十分靈活,轉(zhuǎn)換測試需要輸入的高速數(shù)字波形,器件寄存器需要動態(tài)寫入的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù),獨立存在于數(shù)字測試矢量中的數(shù)據(jù)發(fā)送,以及對上述各類數(shù)據(jù)的抓取操作均可以使用該模塊順利完成。對VDSR16M32的測試就采用了DSIO可以獨立于測試矢量,對個別管腳單獨發(fā)送所需的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)這一功能。

3.3  采用J750測試系統(tǒng)DSIO模塊測試方案設(shè)計

1) 硬件設(shè)計

按照J750測試系統(tǒng)的測試通道配置規(guī)則,繪制VDSR32M32的測試轉(zhuǎn)接板,要對器件速率、工作電流、抗干擾等相關(guān)因素進(jìn)行綜合考量。

2)軟件設(shè)計
  考慮到使用該模塊為器件提供需要施加激勵信號的特殊性,我們采用了 J750測試系統(tǒng)基于Visual Basic Microsoft Excel工具,在IG-XL測試軟件下對程序進(jìn)行編寫,具體實施步驟如下:

A. 按照J750的標(biāo)準(zhǔn)編程方法,先完成對VDSR32M32Pin MapChannel Map、等芯片管腳進(jìn)行定義;

 

引腳定義

B. DC測試項進(jìn)行定義包括DC Spec、Pin Levels等,此項不需進(jìn)行Pattern編輯;

C. 編輯pattern所使用的function測試項VOL,VOH,時序參數(shù)包括AC Spec、Time Sets、Test Instance等編輯。

測試界面編輯

3.4 VDSR16M32的功能測試

針對SRAM等存儲單元陣列的各類故障模型,如陣列中一個或多個單元的一位或多位固定為0或固定為1故障(Stuck at 0 or 1 fault)、陣列中一個或多個單元固定開路故障(Stuck open fault)、狀態(tài)轉(zhuǎn)換故障(Transition fault)、數(shù)據(jù)保持故障(Data maintaining fault)、狀態(tài)耦合故障Coupling fault等,有相應(yīng)的多種算法用于對各種故障類型加以測試,本文采用棋盤格CHECKBOARD、全0、全1的測試吧算法。

不論何種算法,對于大容量的存儲器來說,測試矢量的長度也會隨其容量的增加而遞增,相應(yīng)地,測試時間隨之增長。對此,J750EX測試系統(tǒng)的DSIO模塊可以提供一個很好的解決方案。

3.5 VDSR32M32的電性能測試

針對SRAM類存儲器件,其電性測試內(nèi)容主要有管腳連通性測試(continuity)、管腳漏電流測試(leakage),管腳工作電流測試(ICC)、休眠電流(ISB)、輸出高/低電平測試(voh/vol),時序參數(shù)測試(TAATACS、TOE)。

1) PMU簡介

PMU即為Parametric Measurement Unit,可以將其想象為一個電壓表,它可以連接到任一個器件管腳上,并通過force電流去測量電壓或force電壓去測量電流來完成參數(shù)測量工作。當(dāng)PMU設(shè)置為force 電流模式時,在電流上升或下降時,一旦達(dá)到系統(tǒng)規(guī)定的值,PMU Buffer就開始工作,即可輸出通過force電流測得的電壓值。同理,當(dāng)PMU設(shè)置為force 電壓模式時, PMU Buffer會驅(qū)動一個電平,這時便可測得相應(yīng)的電流值。SRAM 器件的管腳連通性測試(continuity)、漏電流測試(leakage)、voh/vol測試均采用這樣的方法進(jìn)行。

2) VDSR32M32的工作電流測試((ICC)休眠電流(ISB)、時序參數(shù)測試(TAA、TACS、TOE)

VDSR32M32的休眠電流測試不需要編寫pattern測試,而工作電流測試需要測試pattern,,需要注意的是測試靜態(tài)電流時器件的片選控制信號需置成vcc狀態(tài),測試動態(tài)電流時負(fù)載電流(ioh/iol)需設(shè)為0 ma。

對時序參數(shù)進(jìn)行測試時, pattern測試是必不可少的,并需要在Time Sets ,Characterization進(jìn)行相應(yīng)的時序參數(shù)設(shè)置。

下圖為測試項目界面:

 

 

參考文獻(xiàn):

[1] Neamen,D.A.電子電路分析與設(shè)計——模擬電子技術(shù)[M]。清華大學(xué)出版社。2009:118-167.

[2] 珠海歐比特控制工程股份有限公司. VDMR4M08使用說明書[Z]. 2013.

 

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