我国集成电路测试技术现状及发展策略温日旭

我国集成电路测试技术现状及发展策略温日旭

温日旭

（太原理工大学物理与光电工程学院山西太原030024；国网山阴县供电公司山西朔州036900）

摘要：集成电路的测试技术是检测集成电路质量好坏的有效手段，通过测试可以淘汰产品中的残次品，从而保证集成电路的成品率。集成电路测试技术的应用在电子行业已显得十分重要，只有测试技术的完善才能保证未来电子行业的发展。集成电路测试可分为验证性测试、生产性测试、老化测试、成品测试等，本文主要分析了我国集成电路测试技术现状及发展策略。

关键词：集成电路；测试技术；分类；发展

集成电路是一种实现电路各种功能的半导体器件，通过一定的工艺实现各种器件的连接，这是一种比较方面的也是比较有效的实现电路功能的电子器件。集成电路具有很多的优点，其质量很轻、寿命长、性能好，而且成本比较低，所以其应用也较为广发。如今我国已经是世界上第二大集成电路生产国家，但是相应的测试技术却达不到生产的要求，其原因主要还是缺乏高水平的集成电路测试装备的设计能力。常用的集成电路测试技术有直流测试、功能测试和交流测试，笔者结合实际经验，从注重集成电路测试技术的低成本发展，注重集成电路的高端测试技术发展方面，对我国集成电路测试技术的发展提出了几点思考。

1集成电路测试的分类

（1）验证性测试。在大生产之前就要进行验证性测试，以确保电路设计的正确性，并对电路所有的功能都要进行测试，同时在测试过程中，还要模拟多个环境反复测试，依次列出电路参数的规范。

（2）生产性测试。在产品设计完成后，投入生产运行，批量产品出来以后在常温的环境下进行生产性测试，目的是判定产品是否合格，通常情况下，为了节约测试成本，不会覆盖所有的电路功能和数据类型，只需做通过/不通过的判别即可。

（3）老化测试。即使通过生产性测试合格的产品在实际应用中有些也会出现失效的情况，这时就需要进行老化测试即通过一个长时间的连续或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。

（4）成品测试。通常情况下，企业采购来的器件在集成到系统之前，往往还要进行成品检测，按测试对象的不同可以分为中测和成测。中测是圆片制造的最后一道工艺，成测则是对封装好的电路进行测试。

2集成电路测试的流程

（1）产品文件。应包含产品的详细线路、简单的功能介绍、中测和成测、老化测试的测试回路，测试项目、测试参数的规范等等。（2）测试仪。包括模拟测试仪和数字测试仪，主要是用来测试各类参数。（3）测试夹具。即安装测试回路的线路板，分中测夹具和成测夹具。（4）测试程序。测试工程师在熟悉产品文件、测试仪、测试回路及做好测试夹具后再进行编制和调试的程序。（5）中测台或分选机。中测台是用来控制每一个芯片的步距，而分选机则是用来控制成品电路的上下料，它们都是集成电路自动测试必不可少的一部分。（6）测试数据分析。对芯片进行测试后，一般要求生成不良品的具体数据报告，便于工程师对数据进行分析，从而提出针对性的改进方案，达到降低产品成本，提高生产效率的目的。

3集成电路测试技术的原理

由于集成电路在生产过程中的不同环节、不同的技术水平要求以及不同的产品器件，因此集成电路测试技术也多种多样，其中主要用到的有直流测试、功能测试、交流测试。

3.1直流测试

集成电路中所进行的直流测试，主要是测试产品器件电参数是否稳定。这一过程的测试主要有漏电测试、接触测试、电源测试、转换电平测试等。所谓漏电测试，顾名思义，就是用来检测器件是否存在漏电流。由于器件内部与外层包裹管之间的绝缘氧化膜生产时过薄，这样出现类短路的情况发生，从而电流流过，这就引起了漏电流。而通过漏电测试可以及时发现器件中存在的问题，从而及时处理解决。接触测试主要是检测器件与测试接口的连接情况，测试过程中输入输出管脚二极管的压降决定了其连接情况。对于电源测试，这一过程是十分重要的，集成电路产品器件的好坏主要通过电源测试来实现。它主要是测试器件在额定电压下的电流最大功耗，这一过程的测试也可以分为动态测试和静态测试。而转换电平测试，主要是检测器件的抗噪水平。这一参数的确定主要是器件频繁的运行测试，从而找到使得运行失效的电压值，这样就能找出临界转换电平。

3.2功能测试

集成电路是否能够达到预期设计的标准需要通过功能测试来检测。在功能测试过程中，需要给电路输入端加入多个测试图形，并且在电路设定的频率内施加给测试器件，这样就可以通过输出的形态与预期设计的图形对比，通过相同情况的比较就可以确定集成电路功能的好坏。在功能测试环节中，测试图形是极为重要的，它主要用来检测器件功能情况，较好的测试图形能够覆盖大部分的器件故障，并且测试用时也比较短，它能够准确测试出器件功能中所存在的不足。测试矢量的精度决定了集成电路的测试质量。集成电路的测试在时间顺序方面，可以分为时序矢量生成和集合矢量生成。时序测试电路主要有电路模型和模拟测试码两种生成算法。电路模型主要是通过组合生成测试码进而测试时间帧；而模拟测试码需要矢量生成器和故障模拟器来生成模拟。组合测试电路生成算法有随机法、代数法、枚举法等。这些方法的采用最终也是为了得到一个完善而高效的测试图形，从而测试集成电路的功能。

3.3交流测试

器件晶体管中转换过程中的时序关系需要通过交流测试来完成，这一过程是为了确保器件能够顺利的完成转换。交流测试中主要用到的有频率测试、传输延迟测试以及建立时间测试。

4集成电路测试技术的发展策略

4.1注重集成电路测试技术的低成本发展

中国的集成电路市场依然是以低端消费为主，无论是音频处理器的集成电路，还是电源管理的集成电路，其芯片都属于是低价位，因此而需要采用低成本的测试技术才能够满足企业的需求。这就意味着企业要对所生产的集成电路进行检测，就要选择经济实惠的测试系统。

根据IntelCorporation的预测，电子产业的未来发展将是晶体管的资本投入要远远地低于测试技术所投入的资本。随着硅成本的下降，测试成本如果没有下调的趋势，就意味着测试技术所投入的资金有所提升。从测试速度来看，往往是接受测试的芯片的速度要快于设备的测试速度。这就说明，测试设备的应用技术远远之后与接受测试的芯片的发展速度。此外，芯片的制造过程中所投入的资本要明显低于测试成本。当IntelCorporation将这一预测提出来之后，就会在一定程度上对芯片测试技术的未来发展起到推动作用。对于中国的电子产业而言，随着集成电路技术的发展，测试技术也会相应地推动而呈现出新的发展气象。

4.2注重集成电路的高端测试技术发展

中国的半导体技术在近年来呈现出突飞猛进的发展，在电子产品中占有更大的比重。半导体技术的产值也明显增加。但是，所有电子产品的芯片都要经过测试合格后才能够批量生产并在投入到电子应用领域中。所以，测试技术要从市场需求的导向出发不断地研发，实现技术上的创新。针对于目前的测试技术无法满足集成电路芯片测试的问题，就需要构建新的检测系统对芯片进行检测，这就需要研发出能够满足现行芯片测试要求的测试设备。因此，对发高端的测试系统进行研究开发是非常必要的，要力求尽快步人中国继承电路设计的前沿，更好地位芯片测试提供服务。

参考文献：

[1]集成电路的发展趋势和关键技术[J].王永刚.电子元器件应用.2012(01)

[2]我国集成电路产业发展现状及前景[J].徐强.国际经济合作.2012(01)

[3]全球集成电路行业发展新动向[J].工信.中国经贸导刊.2015(03)

[4]集成电路测试技术的新进展[J].时万春.电子测量与仪器学报.2017(04)

[5]集成电路的现状及其发展趋势[J].冯亚林，张蜀平.微电子学.2016(02)