一种32位MCU芯片测试系统及其测试方法技术方案

本发明专利技术公开了一种32位MCU芯片测试系统及测试方法，该测试系统包括有ATE测试机台和嵌入式微处理器，所述ATE测试机台与嵌入式微处理器通过数据传输接口连接；嵌入式微处理器中设置有：用于完成核心计算及控制功能的控制模块、存储模块、固件更新模块、多电源管理模块、自适应接口模块、接触检测模块、扫描模块、指标测试模块和良率控制模块；本发明专利技术旨在利用多平台协同处理，对芯片模拟性能特性进行测试和良率分析，同时可以测试多种模拟参数，采用多电源控制和高精度线扫技术，整个测试和良率分析控制过程无需人为参与，能够自动完成多批次产品的良率信息并分析，便捷高效。

【技术实现步骤摘要】
一种32位MCU芯片测试系统及其测试方法
本专利技术属于芯片测试领域，特别涉及一种针对32位MCU芯片产品性能的测试方法及其芯片生产过程中的产品良率控制方法。
技术介绍
目前的32位MCU芯片模拟信号量的测试大多在研发阶段进行测试，完成测试后缺少对量产CP阶段主要模块性能进行有效监控，同时芯片会由于设计、工艺及封装等因素影响产品的品质，使得客户端会由于批次工艺偏差导致的应用问题及批次良率低下，这无疑会增加公司的客诉量，严重影响品牌竞争力。目前的测试设备不能对批量测试的芯片进行良率分析和控制，极大的限制了研发端对芯片设计水平的改进和盈利能力提升，且对后续制定良率不能提供数据参考；限于机台没有高精度信号源，传统的产测测试方式在高精度电压和线扫信号很难达到应用需求，限制了对高精度微小信号的检测，给32位MCU芯片测试带来了困难。例如在专利申请号为“201611020255.X”的专利申请文件中公开了一种ICE自动化测试系统及测试方法，所述测试系统包含上位机和下位机两大部分，所述上位机使用脚本作为测试系统的中央控制台，所述下位机包含：DUT和TB测试板；所述上位机和下位机通过API接口进行通信。该申请中公开了通过上位机和下位机进行测试，但是对于通讯协议及特定的串口配置指令并未揭示。针对32位MCU芯片产品，目前已有的CP测试机台不能提供1mV以下的模拟信号量供给，多项模拟指标进行测试有效精度低，灵活性差且重复测试时间多，且不能对芯片的良率情况进行分析和控制，给后面的良率分析工作带来困难，且没有接触电阻和漏电电流检测，电压电流信号量测试、ADC测试及供电电压产生等都是独立分开的且不能同时进行多项模拟性能进行测试的，不同项目的测试都需要重新开发测试平台，由于精度问题不能对ADC进行有效的评估，重复性工作量大，芯片因高精度基准出现的问题没有一个完整的检测方法解决，大量重复工作使得人力物力与时间资源的成本增高，大量的内耗造成测试成本较高。受传统的开发思路的影响CP测试开发模式没有使用外加器件组成功能模块的形式实现，缺少集成度高的协调测试系统，制约了量产CP测试效率，不满足公司业务发展需求。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种32位MCU芯片测试系统及其测试方法，该测试系统及测试方法能够对芯片模拟性能特性进行测试和良率分析，同时可以测试多种模拟参数，采用多电源控制和高精度线扫技术，整个测试和良率分析控制过程无需人为参与，能够自动完成多批次产品的良率信息。本专利技术的另一个目的在于提供一种32位MCU芯片测试系统及其测试方法，该系统自动化程度较高，集成度高，该方法具备实时性好、高性能、高可靠性、维护便捷等特点。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：本专利技术提供一种32位MCU芯片测试系统，该系统包括有ATE测试机台和嵌入式微处理器，所述ATE测试机台与嵌入式微处理器通过数据传输接口连接；嵌入式微处理器中设置有：用于完成核心计算及控制功能的控制模块、以及设置用于完成多种类型的烧录电压的供给和和供电电压供给的多电源管理模块，在多电源管理模块中，供电电压和烧录电压是根据芯片配置文件获取控制模块输出特定电压的指令，通过操作控制指令实现对不同ID类型芯片烧录电压供电，同时对烧录电压的精准控制，并同时对多个芯片中哪一个芯片供电或者掉电的控制，实现一个自适应控制方式；多电源管理吗模块根据系统运行的方式和客户使用的不同类型的ID确定哪一个芯片在特定时间段进入烧录模式和设置供电电压的有效手段，通过对烧录电源和供电电源的协调运作，以确保对芯片工作模式的有效的控制。本专利技术中还设置用于将采集到的数据和状态信息保存，实现对量产CP测试数据、芯片配置信息和代烧录hex文件的存储功能的存储模块。存储模块分为文件索引表、芯片配置文件信息区、hex文件区、测试数据区、MAP数据区和和批次良率数据区等。存储模块通过获取嵌入式微处理器及外部芯片测试设备的测试数据和状态信息，实时动态对芯片配置文件索引表、芯片良率数据信息及测试数据信息、管脚及模块输入电阻、电气特性信息、芯片型号、标识信息及测试系统版本号等相关文件信息获取和状态信息进行记录。本专利技术提供的系统中还设置来了用于主要实现嵌入式从控系统进行固件升级和芯片时序逻辑功能的更新固件更新模块，嵌入式微处理器从控系统利用IAP功能读取机台主控制系统的发送的固件程序，并将其更新到单板系统中，同时根据用户的固件程序版本自动选择不同更新需求，更新速度快，具备差错检测机制，具备很好的用户体验效果，对后续的系统功能和性能的拓展提供便捷，缩短软件开发周期。同时，本专利技术还设置了用于作为对芯片进行烧录操作的SWD接口，并且实现测试数据和状态信息传输的通信接口的自适应接口模块，嵌入式协处理系统接收到机台的固件更新指令后，开始与SWD接口建立连接，通过时序读写操作SWD接口，将代烧录hex烧录到被测芯片的FLASH区，同时反馈烧录信息及完成标志；自适应通信接口模块主要是实现被测芯片与测试机台和嵌入式协处理系统进行命令传递、信息的交互和数据传输，为保证接口通信的安全，采取四线制串行通信的方式，设置收发控制信号线，对传输过程进行差错处理，保证传输可靠性。本专利技术提供的系统中还设置了用于检测CP针卡与被测芯片PAD的接触电阻和漏电电流的测试，同时预估芯片连接性是否正常的接触检测模块，当探针卡与芯片接触不良时，芯片表面会存在一定的接触电阻，接触电阻在1欧姆左右，正常接触时，被测芯片管脚对地的电动势是相等的，当接触不良时会产生电势差，所以在芯片测试时，把芯片一管脚配置为输出低电平，测试另一管脚的电压，然后通过测试机给输出低电平的管脚加10mA的电流，再次测试此时另一管脚的电压，比较两次的压差是否在正负8mV以内在判断芯片接触情况；漏电电流可通过输出高低电压来测试相应的电流，漏电流在10nA以下，从而计算出相应的漏电电流。同时本专利技术提供的系统中还设置了用完成对被测芯片的性能参数进行检测的指标测试模块，该模块中包含DFT功能测试单元、电流级电压检测单元；DFT功能测试单元主要完成对被测芯片的功能模块的功能测试；电流及电压检测单元主要通过测试机台实现对IOH、IOL、VIH、VIL、VOH、VOL、SLEEEP、HALT功耗及漏电电流等电量信号检测。以及，用于完成外部DAC对被测芯片高速SARADC模块输入高精度模拟信号量，被测芯片的ADC将输入的模拟量转换成对应的数字量，并将数字量通过通信接口输出给嵌入式协处理系统，进而发送给测试机台处理的线性扫描模块。同时设置主要对芯片DFT功能、电气特性参数及芯片失效数量进行统计分析的良率控制模块，每一批次良率情况统计分析，源于功能、电压、电流、功耗等参数的失效统计，如VIL、VIH、VOL、VOH、单个模块功耗、sleep、halt功耗及漏电等电量参数进行检测等等。实现所有测试指标项的良率分析及处理，嵌入式协处理单元实现对被测芯片高精度模块及线扫指标是否满足设计要求，并将实测值与设计指标值对比以判断其失效项，进而统计分析每一批次的良品与不良品比例数据和各测试项失效等数据，每一批次产品进行同样的良率分析工作，达到规定设置批次统计数量时进行良率控制线计算和划定，目前良率控制没有更多的理论依据，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种32位MCU芯片测试系统，该系统包括有ATE测试机台和嵌入式微处理器，所述ATE测试机台与嵌入式微处理器通过数据传输接口连接；其特征在于，所述嵌入式微处理器中设置有：用于完成核心计算及控制功能的控制模块、用于完成多种类型的烧录电压的供给和供电电压供给的多电源管理模块、用于将采集到的数据和状态信息保存，实现对量产CP测试数据、芯片配置信息和代烧录hex文件的存储功能存储模块、用于主要实现嵌入式从控系统进行固件升级和芯片时序逻辑功能的更新固件更新模块、用于作为对芯片进行烧录操作的SWD接口，并且实现测试数据和状态信息传输的通信接口的自适应接口模块、用于检测CP针卡与被测芯片PAD的接触电阻和漏电电流的测试，同时预估芯片连接性是否正常的接触检测模块、用完成对被测芯片的性能参数进行检测的指标测试模块、用于完成外部DAC对被测芯片高速SARADC模块输入高精度模拟信号量，被测芯片的ADC将输入的模拟量转换成对应的数字量，并将数字量通过通信接口输出给嵌入式协处理系统，进而发送给测试机台处理的线性扫描模块、主要对芯片DFT功能、电气特性参数及芯片失效数量进行统计分析的良率控制模块；所述存储模块、固件更新模块、多电源管理模块、自适应接口模块、接触检测模块、扫描模块、指标测试模块和良率控制模块均与控制模块连接，且该嵌入式微处理器通过自适应接口模块与外部芯片测试设备连接。...

【技术特征摘要】
1.一种32位MCU芯片测试系统，该系统包括有ATE测试机台和嵌入式微处理器，所述ATE测试机台与嵌入式微处理器通过数据传输接口连接；其特征在于，所述嵌入式微处理器中设置有：用于完成核心计算及控制功能的控制模块、用于完成多种类型的烧录电压的供给和供电电压供给的多电源管理模块、用于将采集到的数据和状态信息保存，实现对量产CP测试数据、芯片配置信息和代烧录hex文件的存储功能存储模块、用于主要实现嵌入式从控系统进行固件升级和芯片时序逻辑功能的更新固件更新模块、用于作为对芯片进行烧录操作的SWD接口，并且实现测试数据和状态信息传输的通信接口的自适应接口模块、用于检测CP针卡与被测芯片PAD的接触电阻和漏电电流的测试，同时预估芯片连接性是否正常的接触检测模块、用完成对被测芯片的性能参数进行检测的指标测试模块、用于完成外部DAC对被测芯片高速SARADC模块输入高精度模拟信号量，被测芯片的ADC将输入的模拟量转换成对应的数字量，并将数字量通过通信接口输出给嵌入式协处理系统，进而发送给测试机台处理的线性扫描模块、主要对芯片DFT功能、电气特性参数及芯片失效数量进行统计分析的良率控制模块；所述存储模块、固件更新模块、多电源管理模块、自适应接口模块、接触检测模块、扫描模块、指标测试模块和良率控制模块均与控制模块连接，且该嵌入式微处理器通过自适应接口模块与外部芯片测试设备连接。2.如权利要求1所述的32位MCU芯片测试系统，其特征在于，所述多电源管理模块包括有供给单元与电压检测单元，所述供给单元与反馈单元连接，且所述电压检测单元还与控制模块连接。3.一种32位MCU芯片测试系统的测试方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1：系统初始化；S2：检查是否需要固件更新；S3：连接外部芯片测试设备；S4：系统调用多电源管理模块和指标测试模块烧录芯片，连接外部被测芯片任两个IO端口，通过配置被测芯片SFR，测量在不同情况下的管脚电压输出，以此判断接触是否正常；如果接触异常且超过规定次数，则存储和显示测试数据；反之确定芯片接触良好，记录测试数据保持，显示当前测试结果和状态；S5：系统调用指标测试模块检测电量相关参数芯片的DFT性能；S6：系统调用线性扫描模块，输出ADC输入信号量，同时启动利用多电源管理模块给被测芯片ADC提供参考电压，连接北侧芯片IO管脚，等待被测芯片准备完成信号，线性扫描模块输出阶梯型电压值，每一次输出电压值获取一组被测芯片ADC数据，系统检测线性扫描是否完成，如果没有完成，继续S6；反之对测试数据进行分析，针对不符合要求的IO管脚，系统记录测试失效编号并保存测试数据，显示当前测试结果和状态，将该IO管脚分入坏bin；针对符合设计要求的IO管脚，跳转至S7继续测试；S7：系统调用良率控制模块对外部被测芯片进行良率分析。4.如权利要求3所述的32位MCU芯片测试系统的测试方法，其特征在于，所述S1步骤中，系统初始化具体为：时钟系统、IO端口、FMC外设接口、prober探针台、自适应接口模块、多电源管理模块、指标测试模块、良率控制模块和良率控制模块初始化，测试系统模块自校准和自检，如果确认自检失败且小于设定自检次数，则系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞新洁，周兵，
申请(专利权)人：芯海科技深圳股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44