一、前言

随着半导体科技的进步，我们巳经可以把越来越多的电路设计在同一芯片中，这里面可能包含有中央处理器、嵌入式内存、数字信号处理器、数字功能模块、模拟功能模块、模拟数字转换器以及各种外围配置等等，这就是我们所说的SOC（系统单芯片）技术。

这类产品对成本与市场价格相当敏感，因此，业者的竞争力便来自于谁能更好的控制成本。由于在一个芯片中集成了多种不同的功能模块，SOC测试技术的发展为降低这类消费性电子产品的成本提供了机会。与此同时，由于功能模块的高度集成，SOC芯片的设计、制造和芯片测试过程也变得更为复杂。

二、传统的SOC芯片测试方法和流程面临的挑战

传 统的设计和芯片测试方法将设计、调试/验证、生产測试三个环节孤立起来进行，其突出的问题是除非首颗芯片制造出来，否则芯片測试不可能真正完成。传统的测 试方法和流程由于需要多次反复，因而不能适应复杂的SOC大规模量产的需要，更难降低成本。对于SOC测试来说，人们需要开发更为有效的芯片测试程序，以 满足一次性流片对验证工具以及生产测试环节对更具有成本效益的测试软件的需要。

目前，人们开发芯片测试程序通常沿着设计、測试程序开发、芯 片原型验证的思路进行，各部分孤立地进行任务分配、需求分析，然后分别执行，测试的过程还要不断完善測试软件。芯片测试程序开发完成之后，还要对测试程序 本身进测试，通常需要多次反复修改測试程序，时间上也需要几个月的时间。这对于“6个月赢得90%利润”的市场法则来说是难以接受的，解决测试程序本身调 试需要较长时间这个问题，迫使人们进—步改进设计和测试的流程。

三、SOC测试需求

SOC 芯片内部非常复杂，研发制造的技术一直处于持续改进的状态。同样的，在芯片测试上也遇到前所未有的难题。如何能有效进行SOC芯片的 测试工作，是学术界、产业界与各个研究单位都在努力解决的问题。目前有一种方法，叫做内置自检。运用这种测试方法时，在芯片的设计阶段，就必须把自检测试 的原理考虑进去，在制造芯片的电路中也必须要加人一些额外的自检测试电路。测试时，只要给予芯片一些基本的信号，激活其自检測试功能，通过芯片内部的自检 測试电路，即可得知芯片的好坏状况。这种方法的优点是使得测试变得很简单，只需负责激活芯片内部的自检测试功能，然后再把測试结果判读出来就好了。但是， 自检测试也有其缺点。首先，制造时必须要加入额外的自检測试电路，因此芯片的大小及成本会增加；其次，在目前的应用中，只有内存芯片的自检測试功能比较成 熟，測试的覆盖率较高，其它方面的芯片自检测试功能都还在研究阶段，尚无法应用在实际芯片测试之中；第三，在从事错误分析的过程中，自检测试提供的结果有 限，只能提供较少的信息来做分析。芯片结构的复杂化，测试内容的多样化，使得SOC芯片的測试成本有不降反升的趋势，也使业者对芯片测试系统的提出了更高 的要求。

四、共时测试

以往測试SOC芯片， 大多是采用分模块測试的方式，例如先测试数字部分的电路功能是否正常，然后測试内存部分，接下来再测试模拟部分，以此类推。这种方法较简单，直接从现有的 各种芯片测试经验转移过来即可，不过却会花上许多测试时间。现在有一种新的测试技巧，就是同时针对不同的功能模块来做测试，亦即所谓的共时测试，可大幅度 的缩减测试SOC芯片所需的时间。此观念其实不难，却是SOC测试前所未有的突破，当然这也需要其它多方面的配合，比如，在设计方面必须事先考虑到可测性 设计（DFT），要能够允许芯片测试系统同时存取到芯片内的不同模块；此外，各个模块之间的隔离要做好，使彼此的干扰问题减少； 最后，測试系统要有相应的功能，可以同时测试各种不同的功能模块。

五、混合信号测试

为了要测试芯片中的模拟电路是否正常，在芯片测试系 统中除了原本所具备数字方面的测试功能之外，通常还需要一些额外的选件。一般来说，波形发生器、波形采样器和时隙分析仪是最常用到的。波形发生器可用来产 生各种形式的模拟信号，如弦波、方波、复合频率波形等，作为測试芯片时所需的输人波形；波形采样器则是用来擷取芯片所输出的模拟信号，以便我们处理和分析 输出结果；而时隙分析仪则可以检测输出信号在时域方面的特性，比如頻率、工作周期、波形上升时间和下降时间等等。

在混合信号的测试中，如 何 有效的区隔数字信号与模拟信号的互相干扰是非常重要的。由于共处在同一芯片中，这两种不同特性的信号往往会互相干扰，因此必须要特别注意把模拟电路的供电 电源与数字电路的供电电源分开来；同样的，模拟电路的接地层，也要和数字电路的接地层分开，这样测试出来的效果才会比较好。

六、小结

随着SOC应用的日益普及，在测试程序生成、工程开发、硅片差错、量产等领域对SOC测试技 术提出了越来越髙的要求，掌新的测试理念、新的测试流程、方法和技术，是应对消费电子、通信和计箅等领域SOC应用对测试技术提出的挑战，适应测试和组装 外包发展趋势的必绵要求。对于中国集成电路测试人员来说，了解中国目前SOC测试技术发展面临的挑战和发展方向，掌握市场的动态至关重要。