基于J750EX測試系統(tǒng)的SRAM VDSR32M32測試技術研究
1 引言
SRAM靜態(tài)隨機存取存儲器是一種具有靜止存取功能的內存,不需要刷新電路技能保存它內部存儲的數(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)的芯片擴展成容量為1M×32bits的SIP大容量存儲器芯片,同時具有設計簡單,應用靈活等特點。
2 VDSR32M32芯片介紹
2.1 VDSR32M32的結構
本器件是一種大容量、高速的SRAM。采用了先進的立體封裝技術,把8片高速大容量的SRAM分八層進行疊裝,組成了總容量為32M bit數(shù)據(jù)寬度為32位的大容量存儲器,具體內部結構見圖1. 這種結構不但大大的擴充了存儲器的容量和數(shù)據(jù)位寬,而且還可以在應用時大量節(jié)省了PCB板的使用空間。通過應用了立體封裝的技術縮短了互連導線,從而降低了寄生效應,使得器件具有高性能、高可靠、長壽命、大容量等的性能特點。圖2為VDSR32M32中的任一Block的結構框圖,它主要由控制邏輯、存儲整列等組成。
VDSR32M32主要特性如下:
l 總容量:32M bit;
l 工作電壓:3.3V(典型值),3.0~ 3.6V(范圍值);
l 數(shù)據(jù)寬度:32位;
l 訪問周期:12ns;
l 所有輸入輸出兼容TTL電平;
l 68腳SOP II 封裝。
圖1 VDSR32M32原理圖
圖2 VDSR32M32內部Block的結構框圖
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)的芯片擴展成容量為1M×32bits的SIP大容量存儲器芯片。各引腳的功能使用說明如下:
l VCC:+3.3V電源輸入端;
l VSS:接地引腳;
l A0~A17:地址同步輸入端;
l #LB:低字節(jié)選擇;
l #UB: 高字節(jié)選擇;
l #OE:輸出使能, 數(shù)據(jù)讀取時需置為低,寫時置為低;
l #CE0/#CE7:片選信號,低電平有效時選中該片;
l DQ0~DQ32:數(shù)據(jù)輸入/輸出腳;
l #WE: 寫使能信號.
2.2 VDSR32M32電特性。
表 1 產(chǎn)品電特性
電性 指標 |
技術參數(shù) |
符號 |
測試條件 |
最小值 |
最大值 |
單位 |
允許漂移 |
||||||
靜態(tài) 指標 |
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 = VIH或VIL |
- |
500 |
mA |
±10% |
|||||||
休眠電流 |
ISB |
最快的訪問速度 CS# = VIH 其它管腳 = VIH或VIL |
- |
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 |
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
表 2 器件功能真值表
#CSn |
#OE |
#WE |
模式 |
I/O0—I/O31 |
周期 |
H |
× |
× |
待機 |
Z |
- |
L |
H |
H |
輸出禁止 |
Z |
- |
L |
L |
H |
讀 |
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 |
寫 |
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和#CS7同時有效。
3 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,Teradyne J750的高容量并行測試能力的設備測試效率可以高達95%。零腳印系統(tǒng)允許測試頭里面可以容納多達1,024 個輸入/輸出(I/O)通道,提供一整套選項,包括轉換器測試選項、內存測試選項、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技術和Windows NT操作系統(tǒng)的力量和性能與標準的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)字信號進行發(fā)送(source)、抓?。?/span>capture)及分析(analyze)等操作。此模塊的應用方法十分靈活,轉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)字數(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)字數(shù)據(jù)這一功能。
3.3 采用J750測試系統(tǒng)DSIO模塊測試方案設計
1) 硬件設計
按照J750測試系統(tǒng)的測試通道配置規(guī)則,繪制VDSR32M32的測試轉接板,要對器件速率、工作電流、抗干擾等相關因素進行綜合考量。
2)軟件設計
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 和Microsoft Excel工具,在IG-XL測試軟件下對程序進行編寫,具體實施步驟如下:
A. 按照J750的標準編程方法,先完成對VDSR32M32的Pin Map、Channel Map、等芯片管腳進行定義;
引腳定義
B. 對DC測試項進行定義包括DC Spec、Pin Levels等,此項不需進行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(TAA、TACS、TOE等)。
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PMU設置為force 電流模式時,在電流上升或下降時,一旦達到系統(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PMU設置為force 電壓模式時, PMU Buffer會驅動一個電平,這時便可測得相應的電流值。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)電流時負載電流(ioh/iol)需設為0 ma。
對時序參數(shù)進行測試時, pattern測試是必不可少的,并需要在Time Sets ,Characterization進行相應的時序參數(shù)設置。
下圖為測試項目界面:
參考文獻:
[1] Neamen,D.A.電子電路分析與設計——模擬電子技術[M]。清華大學出版社。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.