JP4698680B2 - 高電圧機能を備えたピンエレクトロニクス - Google Patents

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Description

本発明は、概括的にはデバイスの試験に関し、特にピンエレクトロニクスに関する。
自動試験装置(ATE)は、たとえば半導体、電子回路及びプリント回路基板アセンブリ等のデバイスを試験する、自動化された、通常はコンピュータにより作動される手法に関する。ピンエレクトロニクス(PE)は、一般に、ATEの一部である。PEエレクトロニクスは、通常、ドライバ、比較器及び/又は被試験デバイス(DUT)を試験するための能動負荷機能を提供する。
試験するデバイスによっては、PEによって従来提供されてきた電圧より高い電圧が必要である。通常、ピンエレクトロニクスによって提供される電圧より高い電圧は、PEの外部の基板によって提供される。本発明は、PEを使用して単一集積回路(IC)又はチップに高電圧機能を提供する、回路及びコンピュータプログラム製品を含む方法及び装置を提供する。
一態様では、本発明は、デバイスを試験する際に使用する集積回路(IC)である。ICは、出力を有するピンエレクトロニクス(PE)ドライバと、ピンと、PEドライバの出力及びピンに接続されるバッファとを具備する。ピンにおいて測定される第1の電圧は出力において測定される第2の電圧より大きい。
別の態様では、本発明は、被試験デバイスとともに使用する自動試験装置(ATE)である。自動試験装置は集積回路(IC)を備える。ICは、第2の電圧を有する出力を有するピンエレクトロニクス(PE)ドライバと、第2の電圧より大きい第1の電圧を有する高電圧ピンと、PEドライバの出力及び高電圧ピンに接続されるバッファとを備える集積回路(IC)を具備する。
上記の態様の1つ又は複数は、以下の特徴の1つ又は複数を有することができる。バッファは、電圧源に接続される入力を有する第1の増幅器を備える。電圧源は、PEドライバによって使用される終端電圧に対応する。第1の増幅器の利得は、1より大きい利得を有する。バッファは、PEドライバの出力に接続される入力を有する第2の増幅器を備える。第2の増幅器は、約1の利得を有する。バッファは、第1のモードにおいて第1の増幅器とピンとの間に第1の電気接続を確立し、第2のモードにおいて第2の増幅器とピンとの間に第2の電気接続を確立するように構成される切換(スイッチング)機構を備える。第1のモード及び第2のモードは相互に排他的である。ピンエレクトロニクスドライバはトライステートであり、イネーブル入力信号を含み、切換機構は、第1のモード又は第2のモードを確立するための入力信号を含む。この切換機構の入力信号及びイネーブル入力信号は同じである。切換機構は第1のスイッチ及び第2のスイッチを備える。
さらに別の態様では、本発明はデバイスを試験する方法である。本方法は、ピンエレクトロニクスドライバの出力をバッファに接続すること、バッファをピンに接続すること、及びピンにおいてPEドライバの出力における第2の電圧より大きい第1の電圧を提供することを含む。
この態様は、以下の特徴のうちの1つ又は複数を含むことができる。バッファは、1の利得を有し且つPEドライバの出力に接続される入力を備える第1の増幅器と、1より大きい利得を有し且つ電圧源に接続される入力を含む第2の増幅器とを備える。本方法は、第1のモード又は第2のモードを示す信号を受け取ること、第1のモードにおいて第1の増幅器とピンとの間に第1の電気接続を確立すること、及び、第2のモードにおいて第2の増幅器とピンとの間に第2の電気接続を確立することを含んでもよい。第1のモード及び第2のモードは相互に排他的であってもよい。
ここで説明するPEは、PEと同じICで高電圧(HV)機能を提供し、それにより基板空間及び設計コストを節約する。1つ又は複数の例の詳細を、添付図面及び以下の説明において示す。本発明のさらなる特徴、態様及び利点は、以下の説明、図面及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。
異なる図の同様の参照符号は同様の要素を示す。
図1を参照すると、半導体デバイス等の被試験デバイス(DUT)18を試験するシステム10は、自動試験装置(ATE)又は他の同様の試験装置等の試験装置12を含む。試験装置12を制御するために、システム10は、ハードワイヤ接続16によって試験装置12とインタフェースするコンピュータシステム14を含む。通常、コンピュータシステム14は、DUT18を試験するルーチン及び機能の実行を開始するコマンドを試験装置12に送出する。こうした試験ルーチンを実行することにより、試験信号の生成及びDUT18への送信並びにDUTからの応答の収集が開始される。システム10によって、さまざまなタイプのDUTを試験することができる。たとえば、DUTは、集積回路(IC)チップ(たとえば、メモリチップ、マイクロプロセッサ、アナログ−デジタル変換器、デジタル−アナログ変換器等)等の半導体デバイスであってもよい。
試験信号を供給するとともにDUTから応答を収集するために、試験装置12は、DUT18の内部回路のためのインタフェースを供給する1つ又は複数のコネクタピンに接続される。いくつかのDUTを試験するために、たとえば64個又は128個ほど(又はそれより多く)のコネクタピンを試験装置12にインタフェースしてもよい。例示の目的で、この例では、半導体デバイスの試験装置12は、ハードワイヤ接続によってDUT18の1つのコネクタピンに接続される。導体20(たとえばケーブル)がピン22に接続され、DUT18の内部回路に試験信号(たとえば、PMU試験信号、PE試験信号等)を伝送するために使用される。導体20はまた、半導体デバイスの試験装置12によって供給される試験信号に応じてピン22における信号を検知する。たとえば、試験信号に応じてピン22において電圧信号又は電流信号が検知され、分析のために導体20によって試験装置12に送出されてもよい。こうした単一ポート試験を、DUT18に含まれる他のピンに対しても行ってもよい。たとえば、試験装置12は、他のピンに試験信号を供給し、導体(供給された信号を送出する)によって反射される関連信号を収集してもよい。反射信号を収集することにより、ピンの入力インピーダンスを、他の単一ポート試験量とともに特徴付けることができる。他の試験シナリオでは、DUT18にデジタル値を格納するために、デジタル信号を導体20によってピン22に送出してもよい。格納されると、DUT18にアクセスして、格納されたデジタル値を検索し導体20によって試験装置12に送出してもよい。そして、検索されたデジタル値を識別することにより、適切な値がDUT18に格納されたか否かを判断してもよい。
1ポート測定を実施するとともに、半導体デバイスの試験装置12により2ポート試験も実施してもよい。たとえば、試験信号を導体20によってピン22内に注入してもよく、DUT18の1つ又は複数の他のピンから応答信号を収集してもよい。この応答信号が半導体デバイスの試験装置12に供給されることにより、こうした量が利得応答、位相応答及び他のスループット測定量として確定される。
図2も参照すると、1つのDUT(又は複数のDUT)の複数のコネクタピンから試験信号を送出するとともに収集するために、半導体デバイスの試験装置12は、多数のピンと通信することができるインタフェースカード24を含む。たとえば、インタフェースカード24は、試験信号をたとえば32個、64個、128個のピンに送信してもよく、対応する応答を収集してもよい。ピンに対する各通信リンクは通常、チャネルと呼ばれ、多数のチャネルに試験信号を供給することにより、複数の試験を同時に行うことができるため、試験時間が短縮される。インタフェースカードに多くのチャネルを有するとともに、試験装置12に複数のインタフェースカードを含むことにより、全体のチャネル数が増大し、それによりさらに試験時間が短縮される。この例では、複数のインタフェースカードが試験装置12に実装され得ることを例示するために、2つの追加のインタフェースカード26及び28が図示されている。
各インタフェースカードは、特定の試験機能を実行する専用集積回路(IC)チップ(たとえば特定用途向け集積回路(ASIC))を含む。たとえば、インタフェースカード24は、パラメトリック測定ユニット(PMU)試験及びピンエレクトロニクス(PE)試験を実行するICチップ30を含む。ICチップ30は、それぞれ、PMU試験を実行する回路を含むPMU段32と、PE試験を実行する回路を含むPE段34とを有する。さらに、インタフェースカード26及び28は、それぞれ、PMU回路及びPE回路を含むICチップ36及び38を含む。通常、PMU試験は、DUTにDC電圧信号又は電流信号を提供することにより入出力インピーダンス、電流漏れ及び他のタイプのDC性能特性のような量を決定することを含む。PE試験は、AC試験信号及び波形をDUT(たとえばDUT18)に送出すること、及びDUTの性能をさらに特徴付けるために応答を収集することを含む。たとえば、ICチップ30は、DUTに格納されるために2値のベクトルを表すAC試験信号を(DUTに)送信してもよい。格納されると、試験装置12がDUTにアクセスすることにより、正しい2値が格納されたか否かを判断する。デジタル信号は通常急峻な電圧遷移(変化)を含むため、ICチップ30のPE段34の回路は、PMU段32の回路に比べて比較的高速で動作する。
DC試験信号及びAC試験信号と波形との両方をインタフェースカード24からDUT18に送るために、導電トレース40が、ICチップ30を、インタフェースボードコネクタ42に接続して、信号がインタフェースボード24に且つインタフェースボード24から伝送されるのを可能にする。インタフェースボードコネクタ42はまた、インタフェースコネクタ46に接続される導体44にも接続され、信号が試験装置12に且つ試験装置12から伝送されるのを可能にする。この例では、導体20が、試験装置12とDUT18のピン22との間の双方向の信号伝達のためにインタフェースコネクタ46に接続される。構成によっては、インタフェースデバイスを使用して、1つ又は複数の導体を試験装置12からDUTに接続してもよい。たとえば、DUT(たとえばDUT18)を、各DUTピンに容易にアクセス可能となるようにデバイスインタフェースボード(DIB)に搭載してもよい。こうした構成では、試験信号をDUTの適切なピン(複数可)(たとえばピン22)に配置するために、導体20をDIBに接続してもよい。
この例では、導電トレース40及び導体44のみが、信号を送出し且つ収集するためにそれぞれICチップ30とインタフェースボード24とを接続する。しかしながら、ICチップ30は(ICチップ36及び38とともに)、通常、(DIBを介して)DUTに信号を提供し且つDUTから信号を収集する複数の導電トレース及び対応する導体にそれぞれ接続される複数のピン(たとえば、8個、16個等)を有する。さらに、構成によっては、試験装置12は、インタフェースカード24、26及び28によって提供されるチャネルを1つ又は複数の被試験デバイスにインタフェースするために2つ以上のDIBに接続してもよい。
インタフェースカード24、26及び28によって実行される試験を開始するとともに制御するために、試験装置12は、試験信号を生成するとともにDUT応答を分析するための試験パラメータ(たとえば、試験信号電圧レベル、試験信号電流レベル、デジタル値等)を供給する、PMU制御回路48及びPE制御回路50を含む。試験装置12は、コンピュータシステム14が、試験装置12によって実行される動作を制御することができるようにし、且つデータ(たとえば試験パラメータ、DUT応答等)が試験装置12とコンピュータシステム14との間で伝達されるのをも可能にする、コンピュータインタフェース52も含む。
図3A及び図3Bを参照すると、ピンエレクトロニクス34は、出力55を有するピンエレクトロニクス(PE)ドライバ54と、PEドライバ54の出力55に接続されるバッファ56と、PEドライバの出力に接続される整合抵抗58と、整合抵抗58に接続される試験ピン62と、バッファ56に接続される高電圧ピン82とを有する。PEドライバ54は、PEドライバの動作を制御する入力信号、たとえば電圧ロー(V)、電圧ハイ(V)及び終端電圧(VTERM)を受け取る。後述するように、PE回路を使用して、高電圧ピン82において高電圧を生成してもよい。本明細書では、「高電圧」という用語は、PEドライバ54の出力55において提供されるものより高い電圧である電圧を意味する。
バッファ56は、第1の増幅器66、第2の増幅器70及びスイッチング(切換)機構74を有し、切換機構74は、スイッチ76a及びスイッチ76b並びに整合抵抗78を有する。増幅器66の入力はVTERMに接続され、増幅器66の出力はスイッチ76aに接続される。ピンエレクトロニクスでVTERM等の既存の電圧源を使用することにより、新たな電圧源を追加する必要がない。増幅器70の入力はPEドライバ54の出力55に接続され、増幅器70の出力はスイッチ76bに接続される。
一実施形態では、増幅器66は約2.33の利得を有し、増幅器70は1の利得を有し、整合抵抗78は約50オームである。PEドライバ54の出力55における電圧は0ボルト〜6ボルトの範囲である。VTERMは0ボルト〜6ボルトの範囲であり、高電圧ピン82の電圧は0ボルト〜14ボルトの範囲である。
第1のモード(図3A)では、切換機構74は開回路のスイッチ76aと閉回路のスイッチ76bとを有する。切換機構74は、入力信号SINによって駆動されると、第2のモード(図3B)に遷移する。第2のモードは、閉回路のスイッチ76aと開回路のスイッチ76bとを有する。入力信号SINはまた、切換機構74を第2のモードから第1のモードに遷移させることも可能である。
一実施形態では、スイッチ76a及びスイッチ76bは、スイッチ76aもスイッチ76bも同じ瞬間に閉位置にないように、同時に移動する。このため、切換機構74は、第1のモードか又は第2のモードのいずれかにある。
図4Aは、第1のモードから第2のモードに遷移することによって高電圧を選択するソフトウェアを使用して高電圧機能を実装するプロセス100を示すフローチャートである。プロセス100は、高電圧ピン82を高電圧に切り換える入力を受け取る(104)。プロセス100は、スイッチ76aを閉じることにより増幅器66をHVピンに接続する(108)。プロセス100は、スイッチ76bを開くことによりPEドライバ54をHV電圧ピン82から分離、即ち切り離す(112)。
図4A及び図4Bを参照すると、図4Aを、ブロック108及びブロック112において反対の動作を実行することにより、第2のモードから第1のモードに遷移するように変更することができる。たとえば、プロセス200は、高電圧ピン82から高電圧を取り除く入力を受け取る(204)。プロセス200は、スイッチ76aを開くことにより増幅器66をHVピン82から切り離す(208)。プロセス200は、スイッチ76bを閉じることによりPEドライバ54をHV電圧ピン82に接続する(212)。
図5A及び図5Bを参照すると、実施形態によっては、PEドライバ54を、ドライバ54が電流及び/又は電圧を出力しないようにトライステートにすることができる。これに関して、ドライバ54等のトライステート回路は、「イネーブル」入力と呼ばれる追加の入力90を有する以外は、通常の回路と同様である。イネーブル入力が「0」である場合、トライステート回路は、対応する標準(非トライステート)回路のように作動する。イネーブル入力が「1」である場合、トライステート回路(この場合、ドライバ54)の出力は、回路の残りの部分から切り離される。このため、この場合のように、ドライバ54がトライステートである場合、その出力は抵抗58及びバッファ56から切り離され、ドライバ54がピン62及びピン82に電流及び/又は電圧を供給しないようにされる。実施形態によっては、入力90に信号SINを結合してもよい。入力90が「1」である場合、PEドライバ54は「オフ」であり、スイッチ76aは「閉」であり、スイッチ76bは「開」である(図5A参照)。イネーブル入力が「0」である場合、PEドライバは「オン」であり、スイッチ76bは「閉」であり、スイッチ76aは「開」である(図5B参照)。
本明細書において説明した試験装置は、上述したハードウェア及びソフトウェアとの使用に限定されない。試験装置を、デジタル電子回路で、若しくはコンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又はそれらの組合せで実装することができる。
試験装置を、少なくとも部分的に、コンピュータプログラム製品、すなわち、データ処理装置、たとえばプログラマブルプロセッサ、1つのコンピュータ又は複数のコンピュータによって実行するため又はその動作を制御するために、情報担体において、たとえば機械可読記憶デバイスにおいて又は伝搬信号において、有形的に具現化されるコンピュータプログラムを介して、実装することができる。コンピュータプログラムを、コンパイル型言語又はインタプリタ型言語を含む任意の形態のプログラミング言語で書くことができ、且つ、スタンドアロンプログラムとして、又はモジュール、コンポーネント、サブルーチン若しくはコンピューティング環境で使用するために適した他のユニットとして等、任意の形態で配備することができる。コンピュータプログラムを、1つのコンピュータで実行されるように、若しくは1つのサイトで複数のコンピュータによって実行されるように、又は複数のサイトにわたって分散され通信ネットワークによって相互接続されるように配備することができる。
試験装置を実装することに関連する方法ステップを、試験装置の機能を実行する1つ又は複数のコンピュータプログラムを実行する1つ又は複数のプログラマブルプロセッサによって実行することができる。試験装置のすべて又は一部を、専用論理回路、たとえばFPGA(フィールドプログラマブルゲートアレイ)及び/又はASIC(特定用途向け集積回路)として実装することができる。
コンピュータプログラムの実行に適したプロセッサは、たとえば、汎用マイクロプロセッサ及び専用マイクロプロセッサの両方、並びに任意の種類のデジタルコンピュータの任意の1つ又は複数のプロセッサを含む。一般に、プロセッサは、読み出し専用メモリ若しくはランダムアクセスメモリ又はその両方から命令及びデータを受け取る。コンピュータの要素には、命令を実行するプロセッサと、命令及びデータを格納する1つ又は複数のメモリデバイスとが含まれる。
プロセス100及び200は、本明細書で説明した特定の実施形態に限定されない。たとえば、プロセス100及び200は、図4A及び図4Bの特定の処理順序には限定されない。むしろ、図4A及び図4Bのブロックを、上述した結果を達成するために必要に応じて順序を変えるか又は取り除いてもよい。たとえば、プロセス100におけるブロック108及び112並びにプロセス200におけるブロック212及び208を、順序を変えるか又は同時に実行してもよい。
回路は、本明細書で説明した特定の例に限定されない。たとえば、この開示は自動試験装置内の回路について説明するが、本明細書で説明する回路を、ピンエレクトロニクスドライバによって提供される電圧より高い電圧を提供する高電圧ピンを必要とする任意の回路環境で使用してもよい。別の例では、増幅器66に対し、ICチップ30上でVTERMとは別の電圧源によって電力を供給してもよい。
本明細書で説明した種々の実施形態の要素を結合することにより、特に上述していない他の実施形態を形成してもよい。本明細書で特に説明していない他の実施形態もまた、特許請求の範囲に含まれる。
デバイスを試験するシステムの概略図である。 試験装置の概略図である。 第1のモードにおいてピンエレクトロニクス(PE)を使用して高電圧機能を提供する集積回路図である。 第2のモードにおいてピンエレクトロニクス(PE)を使用して高電圧機能を提供する集積回路図である。 ピンエレクトロニクスを使用して高電圧機能を実装するプロセスを示すフローチャートである。 高電圧機能を停止させるプロセスを示すフローチャートである。 高電圧機能が使用可能であるトライステートPEドライバを有する集積回路図である。 高電圧機能が使用不能であるトライステートPEドライバを有する集積回路図である。

Claims (13)

  1. デバイスの試験に使用する集積回路(IC)であって、
    出力を有するピンエレクトロニクス(PE)ドライバと、
    ピンと、
    前記PEドライバの出力及び前記ピンに接続されるバッファと、
    を備え、
    前記ピンにおいて測定される第1の電圧は前記出力において測定される第2の電圧より大きく、
    前記バッファは、電圧源に接続される入力を有する第1の増幅器を備え、
    前記バッファは、更に前記PEドライバの前記出力に接続される入力を有する第2の増幅器を備え、
    前記バッファは、第1のモードにおいて前記第1の増幅器と前記ピンとの間に第1の電気接続を確立し、第2のモードにおいて前記第2の増幅器と前記ピンとの間に第2の電気接続を確立するように構成される切換機構を備える
    IC。
  2. 前記電圧源は、前記PEドライバによって使用される終端電圧に対応する、請求項1に記載のIC。
  3. 前記第1の増幅器の利得は1より大きい、請求項1に記載のIC。
  4. 前記第2の増幅器の利得は1である、請求項1に記載のIC。
  5. 前記第1のモード及び前記第2のモードは相互に排他的である、請求項1に記載のIC。
  6. 前記ピンエレクトロニクスドライバはトライステートであり、イネーブル入力信号を含み、前記切換機構は、前記第1のモード又は前記第2のモードを確立するための入力信号を含み、前記切換機構の前記入力信号及び前記イネーブル入力信号は同一である、請求項1に記載のIC。
  7. 前記切換機構は第1のスイッチ及び第2のスイッチを備える、請求項1に記載のIC。
  8. 被試験デバイスとともに使用する自動試験装置(ATE)であって、該ATEが、
    第2の電圧を有する出力を有するピンエレクトロニクス(PE)ドライバと、
    前記第2の電圧より大きい第1の電圧を有する高電圧ピンと、
    前記PEドライバの出力及び前記高電圧ピンに接続されるバッファと、
    からなる集積回路(IC)を備え、
    前記バッファは、
    前記PEドライバの出力に接続される入力を有する第1の増幅器と、
    終端電圧に接続される入力を有する第2の増幅器と、
    第1のモードにおいて前記第1の増幅器と前記高電圧ピンとの間に第1の電気接続を確立し、第2のモードにおいて前記第2の増幅器と前記高電圧ピンとの間に第2の電気接続を確立するように構成される切換機構と、
    を備える、ATE。
  9. 前記第1の増幅器は1の利得を有する、請求項8に記載のATE。
  10. 前記第2の増幅器は1より大きい利得を有する、請求項8に記載のATE。
  11. 前記ピンエレクトロニクスドライバはトライステートであり、イネーブル入力信号を含み、前記切換機構は、前記第1のモード又は前記第2のモードを確立するための入力信号を含み、前記切換機構の前記入力信号及び前記イネーブル入力信号は同一である、請求項8に記載のATE。
  12. デバイスを試験する方法であって、
    ピンエレクトロニクス(PE)ドライバの出力をバッファに接続し、
    前記バッファは、
    1の利得を有し、前記PEドライバの前記出力に接続される入力を含む第1の増幅器と、
    1より大きい利得を有し、電圧源に接続される入力を含む第2の増幅器と、
    を備え、さらに、
    前記バッファをピンに接続し、
    第1のモード又は第2のモードを示す信号を受け取り、
    前記第1のモードにおいて前記第1の増幅器と前記ピンとの間に第1の電気接続を確立し、
    前記第2のモードにおいて前記第2の増幅器と前記ピンとの間に第2の電気接続を確立し、
    前記ピンにおいて前記PEドライバの出力における第2の電圧より大きい第1の電圧を入力する
    ことを含む方法。
  13. 前記第1のモード及び前記第2のモードは相互に排他的である、請求項12に記載の方法。
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