CN1211737A - 集成电路芯片测试器及其测试方法 - Google Patents

Abstract

一种使用由许多测试向量组成的测试数据来测试IC芯片的测试器及测试方法。该测试器有管脚存储器、定序器存储器和驱动部分。管脚存储器存储了许多数据块。每个测试块是一个或多个测试向量的组合并且在测试数据中至少重复一次。定序器存储器存储有关用于恢复测试数据的测试块指定顺序的信息。驱动部分驱动管脚存储器,以便根据定序器存储器中的指定顺序连续输出管脚存储器的测试块。该测试器不需要额外的CPU,而且其编程也简单。

Description

集成电路芯片测试器及其测试方法

本发明涉及集成电路(IC)芯片测试器和测试IC芯片的方法。尤其是，本发明涉及一种IC芯片测试器和用于测试IC芯片的方法，其中，数字式测试数据中的测试向量被分成许多测试块，并且通过连续地输出测试块来恢复测试数据。

在电子设备中使用的PCB(印刷电路板)有许多用于处理数字信号的IC芯片。这些IC芯片在PCB中彼此电连接。由一单独的IC芯片测试器测试IC芯片的连接状态和故障。

这种IC芯片测试器将测试数字信号输入IC芯片，并将由该输入信号产生的IC的输出数字信号与预置的参考信号进行比较。IC芯片测试器在该比较结果的基础上判断IC芯片的正常性。

IC芯片测试器将测试数字信号输入整个PCB，或输入PCB中特定的数字元件中。换句话说，根据测试目的，该测试数字信号可能被输入整个PCB或PCB中的特定元件。用于检查特定元件正常性的测试器被称为电路内部测试器(In-circuit Tester)，而用于检查整个PCB或PCB中一大块的测试器被称为功能性测试器(Functional Tester)。

目前的PCB包括具有如LSI(大规模集成)和VLSI(超大规模集成)这样高集成度的IC芯片。这种IC芯片有许多输入和输出数字信号的管脚。为了测试这种复杂的IC芯片，需要将如图1所示的非常长及非常复杂的数字信号输入IC芯片的输入管脚，这些信号被称为测试数据。

图2示出了这种测试数据的一个例子。该测试数据也被称为测试模式，并且如图2所示，表示为一个矩阵形式。矩阵的每一行表示连续输入IC芯片每个输入管脚的数据，矩阵的每一列表示在每个时钟中所产生的数据。因此，矩阵行数对应于IC芯片的输入管脚数，而每一列被称为测试向量。为了测试IC芯片，在每个时钟，相应的测试向量被连续地输入到IC芯片的输入管脚。

大多数IC芯片测试器将测试数据存在其中的存储器中，然后在每个时钟连续地产生测试向量。通常，一个复杂的VLSI具有数百输入和输出管脚，而测试数据包括数千或者更多的测试向量。因此，为了测试一个复杂的IC芯片，需要安装具有足够大容量来存储大量测试数据的存储器，这将导致体积很大的测试器和高成本。

为了克服这些问题，已经提出各种各样通过压缩测试数据来减少所需的存储器容量的方法。经压缩的测试数据被存入存储器中，并且当测试该IC芯片时，该压缩的测试数据被转换为原始的测试数据。IC芯片测试器需要采用各种压缩测试数据的方法，并且IC芯片测试器的性能和成本依赖于压缩测试数据的能力。

惠普公司的美国专利No.4652814中公开了压缩测试数据方法的一个典型实例。图3是惠普公司的美国专利No.4652814中所公开的芯片测试器的方框图。所公开的专利采用这种方法，即用一个短代码来代替经常发生的部分，并且用所取代的代码表示整个测试数据。

参考图3，从管脚驱动电路中输出测试向量，并将测试数据存入局部测试数据RAM中。管脚驱动电路的数量与IC芯片的输入管脚数目相同，并且该管脚驱动电路分别与IC芯片的输入管脚相连。局部测试数据RAM的数量也与IC芯片的输入管脚数相同。因此，存在每个局部测试数据RAM中的数据对应于测试数据的行，而局部测试数据RAM的数量与测试数据的行数相同。

在局部测试数据RAM中，不是所有的测试向量都是根据它们的输出顺序存储的，但是测试向量中的同一个测试向量只能存一次。所以，存入局部测试数据RAM中的所有测试向量彼此都不同。如果其中一个测试向量在该测试数据中多次重复，那么存在局部测试数据RAM中的该测试向量被重复使用。因此，不重复存储相同的测试向量，并且因此可以大大地减少整个测试数据的数量。

既然这样，因为在局部测试数据RAM中只存储了唯一的没有重复的测试向量，所以必须提供一个额外的装置，用于通过组合测试向量来恢复测试数据。这个额外的装置被称为定序器(sequencer)。

该定序器包括一个CPU、一个程序RAM、一个计数器/寄存器、一个优先编码器、一个编码器RAM，和一个MUX。

编码器RAM存储存在局部测试数据RAM中的相应测试向量的地址。可以用该地址反复输出位于局部测试数据RAM中的一个特定的测试向量。

计数器/寄存器通过优先编码器控制编码器RAM。该计数器/寄存器可以存储编码器RAM的一个具体的位置，并且通过存入编码器RAM中的地址反复地使用一个特定的测试向量块。因而，当必须使用由一些测试向量组成的测试向量块时，就使用计数器/寄存器。

CPU控制定序器中的所有器件。在CPU中使用的命令存在程序RAM中。

工作人员将不重复的测试向量存入局部测试数据RAM，并且将相应的测试向量地址存入编码器RAM。然后，工作人员将全部控制命令存入程序RAM。所以，当测试IC芯片时，CPU根据存入程序RAM的命令控制编码器RAM，以便于从存入局部测试数据RAM中的测试向量中连续地输出所需的测试向量。于是，恢复了原始测试数据，并且所恢复的测试数据在通过管脚驱动电路被转换为适合IC芯片用的数字信号之后，输入IC芯片。

在惠普公司的专利中所公开的这种IC芯片测试器提供了一个有效压缩测试数据的方法，但是，如下所述，还有一些缺点。

首先，该定序器有CPU因而它的结构复杂。一个额外的时钟，以及ROM和RAM对CPU而言是不可缺少的。所以，IC芯片测试器的整个成本提高并且其结构变得复杂。

其次，为了压缩整个测试数据，该测试数据应该被转换为在局部测试数据RAM中、编码器RAM中、和程序RAM中所需的三种数据类型，所以转换测试数据的程序是复杂的，并且编程本身也不容易。

所提出的本发明克服了在现有技术中存在的上述问题，并且因此，本发明的目的是为了提供一种IC芯片测试器，它没有CPU，具有简单的结构，并且其压缩测试数据的编程也简单。

本发明的另一个目的是为了提供一种使用这种IC芯片测试器测试IC芯片的方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种使用由许多测试向量构成的测试数据来对IC芯片进行测试的测试器，该测试器包括：一管脚存储器，用于存储许多测试块，其中的每个测试块是测试向量中至少一个测试向量的组合并且该测试块在测试数据中至少重复一次；一定序器存储器，用于存储关于用来恢复测试数据的测试块的指定顺序信息；一驱动部分，用于驱动管脚存储器，以便于根据存在定序器存储器中的指定顺序而连续地输出存在管脚存储器中的测试块。

定序器存储器最好包括：一个地址存储器，用于根据指定顺序，存储起始地址，该地址是相应测试块的第一测试向量的地址；一长度存储器，用于根据指定顺序，存储有关由上述起始地址指定的测试块中测试向量数目的信息。

驱动部分最好包括：一地址计数器，来自地址存储器的起始地址被输入到其中，该地址计数器用于指定存入管脚存储器的测试向量的地址；一长度计数器，来自长度存储器中有关测试向量的数量信息被输入其中，该长度计数器用于连续地改变地址计数器的值，使之等于输入其中的值，以便于所有位于一个测试块中的测试向量都由该地址计数器连续地指示；和一个程序指示器，用于驱动地址存储器和长度存储器，以便于在完成一个测试块中的所有测试向量的指示之后，将地址存储器和长度存储器中的下一条信息分别输入到地址计数器和长度计数器中。

为了达到上述的另一个目的，本发明提供了用于测试一个IC芯片的方法，该方法包括以下步骤：确定若干测试块，每个测试块都是测试向量中至少一个测试向量的组合，并且该测试块在测试数据中至少重复一次；设置一个测试块的指定顺序以用于恢复该测试数据；通过根据指定的顺序连续地输出测试块来恢复测试数据；将已恢复的测试数据输入到IC芯片；并且通过将由测试数据产生的IC芯片的输出数据与参考数据进行比较，来判断IC芯片是否处于正常状态。

根据本发明，因为测试数据被分成许多测试块，并且测试块被重复使用，所以不需要存储整个测试数据，因而节约了存储器。更进一步，相应的测试块仅由它的起始地址和长度来表示，所以根据起始地址和长度的存储顺序，可以容易地恢复整个测试数据。

所以，该IC芯片测试器不需要额外的CPU来恢复测试数据，并且相应的编程也简单。另外，该IC芯片测试器的成本也较低。

从以下说明和附图中将更好地理解本发明，并且它的各种目的和有益效果也将更明显，其中：

图1是IC芯片的简图，示出了测试数据被输入一个普通的IC芯片时的状态：

图2示出了在测试IC芯片中使用的测试数据的一个例子；

图3是常用的IC芯片测试器的框图：

图4是示出了在根据本发明的IC芯片测试器中所使用的测试块的一个实例表；

图5是根据本发明的IC芯片测试器的框图；

图6是示出存入根据本发明的IC芯片测试器中定序器RAM中的值的一个实例表；以及

图7是示出由图6所示的定序器RAM的值所产生的地址计数器和长度计数器的值的一个实例表。

下面，将参考附图，详细地说明本发明。

首先，将描述将测试数据分组的方法，该方法用于确定存入下面将描述的本发明IC芯片测试器中管脚RAM的测试块。

如上所述，将该测试数据表示为矩阵形式。每一行表示连续输入IC芯片的每个输入管脚的数据，每一列表示在每个时钟所产生的数据。因而，矩阵的行数对应于IC芯片的输入管脚数，矩阵的每一列被称为测试向量。

该测试数据被分为许多测试块。每个测试块包括一个或多个测试向量。在测试数据中，由许多测试向量构成的组合至少重复显示一次，并且确定所重复的测试向量的组合为一个测试块。

图4的表1中示出了测试块的一个实例。例如，如表1所示，如果连续给出其地址为140到地址147的一组8个测试向量，这一组测试向量在测试数据中至少显示一次，那么这样的测试向量被确定为一个测试块，例如第一测试块。同样，如果连续地给出其地址为200到地址211的一组12个测试向量，它在测试数据中至少显示一次，那么这样的测试向量被确定为另一个测试块，例如第二测试块。进一步地，如果给出仅由地址450组成的一组5个测试向量，它在测试数据中至少显示一次，这样的测试向量被确定为另一个测试块，例如第三测试块。

以这种方式确定的测试块可以仅使用该测试块的起始地址和测试块的长度来表示为如下简单的形式：

(140,8)--＞140,141,142,143,144,145,146,147,

(200,12)--＞200,201,…,210,211

(450,5)--＞450,450,450,450,450

括号里左边的参数表示该测试块的起始地址，而右边参数表示测试块的长度。在表示第3个测试块的长度的数字下加下划线。此下划线表示对同一地址的重复。根据这种方式，可以只通过其起始地址和长度来表示一个测试块。在这种情况中，已经在一个测试块中使用过的部分，即在一个测试块中的一个或多个测试向量，可以在其它测试块中被再次使用。例如，可能有如下另一个测试块的附加指示方式：

(201,3)--＞201,202,203

这里，地址201到203是组成第2个测试块的部分测试向量。这种测试块可以被确定为例如第四测试块。因此，如果一个测试块中已被使用的测试向量中至少一个测试向量组成的一组测试向量在测试数据的其它部分被至少再次使用过一次，那么这些测试向量也可以被确定为另一个测试块。

此外，通常只将一个地址给在测试数据中重复出现的一个测试向量，但是，如果在许多测试块中使用同一个测试向量，那么可能对同一个测试向量给出多个地址。

换句话说，参考表1，在第一测试块中的地址141和在第二个测试块中的地址202表示相同的测试向量。其结果，把2个地址给了一个测试向量。根据这种方式，因为一个测试向量可能被存储许多次，那么所需的用于存储测试向量的容量会增加，但是，有一个好处，即可以更容易地确定各测试块。

例如，如果第一测试块和第二测试块在测试数据中重复，那么，如表1所示，可以很容易地通过给出2个地址即地址141和地址202来对应一个测试向量，以产生由许多测试向量组成的测试块。所以，大大提高了整个压缩能力，并且其编程也因此变得更容易。

在将测试数据分成许多测试块的过程中，最好确定测试块，以便于一组测试向量在测试数据中尽可能多地重复。此外，为了使这种测试向量的确定成为可能，给予测试向量地址的顺序不需要依赖于在测试数据中的测试向量的原始顺序，但是最好给出地址，以便于能产生最大数目的测试块，并且可以尽可能多地重复相应的测试块。

此外，最好能确定相应测试向量的地址顺序，以便于能容易地使用一个测试块的一部分来产生其它测试块。例如，如果一个由位于一个测试块X后部的测试向量和位于另一个测试块Y的前部的测试向量所组成的测试块Z在测试数据中多次重复，那么为了容易地产生这样的测试块Z，测试块Y最好恰好位于测试块X之后。根据这种方式，即使测试块Z不单独地存储于存储器之中，只要使用其起始地址和长度就能轻易地产生该测试块Z。

因此，整个测试数据不需要存在后面将要描述的管脚RAM中，并且一个重复的测试块只存储一次或者不需要单独存储。所以，整个测试数据的所有信息都能存入较小容量的管脚RAM中。由本发明的IC芯片测试器输出这种测试块，以便于恢复出原始的测试数据，并且通过将已恢复的测试数据输入IC芯片来执行IC芯片的测试。

图5是根据本发明的IC芯片测试器的框图。根据本发明的IC芯片测试器包括若干管脚RAM，若干管脚驱动器和一个定序器。

管脚驱动器与待测IC芯片的输入管脚相连。管脚驱动器的数目与IC芯片的输入管脚数相同，并且通过该管脚驱动器连续地输出测试向量。

将根据上述方式分别给出地址的若干测试向量存入管脚RAM。管脚RAM的数量等于IC芯片的输入管脚数。因此，存入一个管脚RAM的数据对应于测试数据的行，管脚RAM的数量等于测试数据的行数。

定序器包括一个定序器RAM、一个地址计数器、一个长度计数器、和一个程序指示器。此外，定序器有一个用于驱动定序器中这些器件的时钟，该时钟在图中未示出。

定序器RAM由一个地址RAM和一个长度RAM组成。定序器RAM存储有关测试块的信息。即，定序器RAM中的地址RAM存储相应的测试块的起始地址，而长度RAM存储有关相应的测试块长度的信息。

地址RAM根据测试数据恢复的顺序存储起始地址。

地址计数器接收来自地址RAM的测试块的起始地址。地址计数器指示存入管脚RAM的测试向量的地址，并且将对应于所指示地址的测试向量从管脚RAM输出到管脚驱动器。

长度计数器接收来自长度RAM的有关测试块长度的信息。在长度计数器接收了有关测试块长度的信息之后，它在每个时钟减少存入其中的值。同时，只要长度计数器的值不为零，地址计数器就连续地在每个时钟增加存入其中的值。所以，地址计数器的值连续增加量与长度RAM的输入数相同，因此，由地址计数器连续地指示在一个测试块中的所有测试向量。

程序指示器表示地址RAM和长度RAM的当前位置。在地址计数器指示在一个测试块中的所有测试向量之后，程序指示器驱动地址RAM和长度RAM，使地址RAM和长度RAM中的下一个信息输入地址计数器和长度计数器。也就是说，如果长度计数器的值变成零，则程序指示器的值增加，并且因此分别从地址RAM和长度RAM中输出有关一个新的测试块的起始地址和长度的信息，然后将其分别输入地址计数器和长度计数器。

例如，如果给出了如图6中表2所示的地址RAM和长度RAM的值，那么地址计数器、长度计数器和程序指示器的值将如图7中表3那样变化。

在每个时钟，将地址计数器的值连续地输入到管脚RAM中，该管脚RAM从存在其中的测试向量中连续输出对应于连续输入管脚RAM的地址的测试向量。从管脚RAM输出的测试向量通过管脚驱动器转换为适合IC芯片的信号，然后将已转换的信号输入到IC芯片的输入管脚。由输入信号所产生的IC芯片的输出信号与预置的参考信号进行比较，并且在比较结果的基础上判断IC芯片的正常性。

根据本发明，因为测试数据被分成若干测试块，而测试块被重复使用，那么就不需要存储整个测试数据，所以节约了存储器。此外，相应的测试块仅由其起始地址和长度来表示，所以根据起始地址和长度的存储顺序，可以轻易地恢复整个测试数据。

根据本发明的IC芯片测试器不需要额外的CPU来恢复测试数据，所以其编程简单。另外，IC芯片测试器的成本也较低。

尽管已经详细地描述和说明了本发明，应理解这只是说明和举例而并不是用来限定，本发明的实质和范围仅由随后的权利要求来进行限制。

Claims (6)

1．一种使用由若干测试向量构成的测试数据测试集成电路(IC)芯片的测试器，该测试器包括：

一管脚存储器，用于存储若干测试块，每个测试块是测试向量中至少一个测试向量的组合并且在测试数据中至少重复一次；

一定序器存储器，用于存储有关用于恢复该测试数据的测试块的指定顺序的信息；以及

一驱动部分，用于驱动管脚存储器，以便于根据存在定序器存储器中的指定顺序，连续地输出存在管脚存储器中的测试块。

2．如权利要求1所述的用于测试IC芯片的测试器，其中的定序器存储器包括：

一地址存储器，用于根据所述指定顺序存储起始地址，该起始地址是各个测试块的第一测试向量的地址；并且

一长度存储器，用于根据所述指定顺序存储由所述起始地址指定的有关测试块中测试向量数目的信息。

3．如权利要求2所述的用于测试IC芯片的测试器，其中的驱动部分包括：

一地址计数器，用于接收从地址存储器输入的起始地址，该地址计数器用于指定存在管脚存储器中测试向量的地址；

一长度计数器，用于接收从长度存储器输入的有关测试向量数目的信息，该长度计数器用于连续地改变地址计数器的值，连续改变量等于输入该长度计数器中的值，以便于由地址计数器连续地指示在一个测试块中所有的测试向量；以及

一程序指示器，用于驱动地址存储器和长度存储器，以便于在完成对一个测试块中所有测试向量的指示之后，将地址存储器和长度存储器中的下一条信息分别输入地址计数器和长度计数器。

4．如权利要求1所述的用于测试IC芯片的测试器，其中的管脚存储器包括若干RAM，其中RAM的数量等于测试向量的位数。

5．如权利要求1所述的用于测试IC芯片的测试器，进一步包括管脚驱动器，用于将从管脚存储器输出的测试数据转换成适合IC芯片的信号。

6．一种使用由若干测试向量组成的测试数据来测试集成电路(IC)芯片的方法，该方法包括下列步骤：

确定若干测试块，每个测试块是测试向量中至少一个测试向量的组合，并且在测试数据中至少重复一次；

设置一个用于恢复测试数据的测试块的指定顺序；

根据所指定的顺序，通过连续地输出测试块来恢复所述测试数据；

将已恢复的测试数据输入IC芯片；以及

通过将由所述测试数据产生的IC芯片的输出数据与参考数据进行比较，从而判定所述IC芯片是否正常。

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