1、 - 1 - 数字集成电路自动测试仪研制和设计 1. 绪论 1.1 该课题的研究意义 在高校的教学实验环节中，需要大量地使用一些基本系列的集成芯片。目 前，市场上存在一种可以对 TTL、CMOS 数字芯片进行检测的工程应用型测试 仪，但是考虑到其价格较贵，较难满足学生人手一台。因此，从节约经费、提高 利用率的角度出发，我们采用 AT89S52 单片机设计了集成芯片测试系统。 1.2 该课题有关的国内外研究概况和发展趋势。 集成电路测试是保证集成电路性能、质量的关键手段之一。集成电路测试技术 是发展集成电路产业的三大支撑技术之一。 因此， 集成电路测试仪 （或测试系统， 下同）作为一个测试门类受
2、到很多国家的高度重视。40 年来，随着集成电路发 展到第四代，集成电路测试仪也从最初测试小规模集成电路发展到测试中规模、 大规模和超大规模集成电路，到了八十年代，超大规模集成电路测试仪进入全盛 时期。 集成电路测试仪的发展过程可以粗略地分为四个时代。 第一代始于 1965 年，测试对象是小规模集成电路，可测管脚数达 16 只。用 导线连接、拨动开关、按钮插件、数字开关或二极管矩阵等方法，编制自动测试 序列，仅仅测量 IC 外部管脚的直流参数。 第二代始于 1969 年，此时计算机的发展已达到适用于控制测试仪的程度，测 试对象扩展到中规模集成电路，可测管脚数 24 个，不但能测试 IC 的直流参
3、数， 还可用低速图形测试 IC 的逻辑功能。这是一个飞跃。 第三代始于 1972 年，这时的测量对象扩展到大规模集成电路（LSI） ，可测管 脚数达 60 个，最突出的进步是把功能测试图形速率提高到 10MHz。从 1975 年开 始，测试对象为大规模、超大规模集成电路（LSI/VLSI） ，可测管脚剧增到 128 个，功能测试图形速率提高到 20MHz。不但能有效地测量 CMOS 电路，也能有效 地测量 TTL、ECL 电路。此时作为独立发展的半导体自动测试设备，无论其软件、 硬件都相当成熟。 1980 年测试仪进入第四代，测量对象为 VLSI，可测管脚数高达 256 个，功 能测试图形速率
4、高达 100MHz，测试图形深度可达 256K 以上。测试仪的智能化水 平进一步提高，具备与计算机辅助设计（CAD）连接能力，利用自动生成测试图 形向量，并加强了数字系统与模拟系统的融合。有些系统实现了与激光修调设备 - 2 - 连机工作， 对存储器、 A/D、 D/A 等 IC 芯片进行修正。 从 1970 年仙童(Fairchard) 公司形成 Sentry 系列以来，继而形成系列的还有泰克（Tektronix）公司的 3200 系列，泰瑞达(Teradyne)公司的 A380 系列、A300 系列、日木安藤电气（Ando Electron）的 8000 系列、爱德万(Aduantest)
5、的 T3100、T320、T3700 系列以及 美国 Megatest 公司的 Q-11 系列，都取得较好的效益。现在，测试仪的功能测试 速率已达 500MHz 以上，可测管脚数多达 1024 个，定时精度55ps，测试仪的发 展速度是惊人的。 我国在 70 年代初就开始了集成电路测试仪的研制工作，80 年代后期国产集 成电路测试仪的水平，特别是自行设计能力有较大提高，测试理论、测试方法、 测试系统的研究试验工作受到国家重视，初步形成一支科研、设计、制造的技术 队伍。 国内研究或制造集成电路测试仪的研究所与工厂主要有中国科学院计算技 术研究所、半导体所、北京自动测试技术研究所、光华无线电仪器厂
6、（767 厂） 、 北京无线电仪器厂、北京科力公司等。1986 年科学院计算技术研究所研制成功 ICT-2 LSI/VISI 综合测试系统，功能测试速率 10MHz/20MHz，通道数 48（128） ， OTA(系统总定时精度)2ns。1987 年北京自动测试技术研究所研制成功 BC3170 存储器测试系统，功能测试速率 20MHz，通道数 32 个。同期光华无线电仪器厂 推出 GH3123 型集成电路自动测试仪，北京自动测试技术研究所 BC3110X 型集成 电路测试仪研制成功。这两种采用 CAT 技术的中小规模集成电路测试系统，标志 着国产中小规模集成电路测试仪的技术水平进入新的发展时期和走向实用阶段。 继而北京科力公司研制和生产测试速率 12.5MHz、 64 通道大规模数字集成电路测 试系统。此后不久，光华无线电仪器厂又研制成功功能测试速率为 10MHz 的 16M 位 RAM 存储器测试仪，大规模测试系统获得长足的发展。 1996 年，由北京自动测试技术研究所、国营光华无线电仪器厂、中科院计算技 术研究所联合研制成功 3190 数字集成电路大型测试系统，测试速率 40M
