基于J750EX测试系统的SRAM VDSR32M32测试技术研究

作者：王鑫，王烈洋，占连样，陈像，张水苹，汤凡，黄小琥，李光

摘要

VDSR32M32是珠海欧比特公司自主研发的一种高速、大容量的静态随机器(SRAM)用其对大容量数据进行高速存取。本文首先介绍了该芯片的结构和原理，其次详细阐述了基于J750测试系统的测试技术研究，提出了采用J750EX测试系统的DSIO及其他模块实现对SRAM VDSR16M32进行电性测试及功能测试。另外，针对SRAM的关键时序参数，如TAA（地址变化到数据输出有效时间）、TACS(片选下降到数据输出有效时间)、TOE（读信号下降到数据输出有效时间）等，使用测试系统为器件施加适当的控制激励，完成SRAM的时序配合，从而达到器件性能的测试要求。

1引言   

SRAM静态随机存取存储器是一种具有静止存取功能的内存，不需要刷新电路技能保存它内部存储的数据。它的主要优点是速度快，不必配备刷新电路，可提高整体的工作效率。集成度低，功耗小，相同容量的体积较大，而且价格较高。但在串行低速数据到并行高速数据转换的过程中，存储器起的是数据缓冲作用。为了得到更高的传输速度和更大的传输容量，需要更高的速度和更大容量的存储器。VDSR32M32是珠海欧比特公司研制出的一种高速、大容量的TTL同步静态存储器，内部由8片256Kbit CMOS SRAM组成，实现了由8个存储容量为256K×16bits字节的芯片扩展成容量为1M×32bits的SIP大容量存储器芯片，同时具有设计简单，应用灵活等特点。

2VDSR32M32芯片介绍

2.1VDSR32M32的结构

本器件是一种大容量、高速的SRAM。采用了先进的立体封装技术，把8片高速大容量的SRAM分八层进行叠装，组成了总容量为32M bit数据宽度为32位的大容量存储器,具体内部结构见图1. 这种结构不但大大的扩充了存储器的容量和数据位宽，而且还可以在应用时大量节省了PCB板的使用空间。通过应用了立体封装的技术缩短了互连导线，从而降低了寄生效应，使得器件具有高性能、高可靠、长寿命、大容量等的性能特点。图2为VDSR32M32中的任一Block的结构框图，它主要由控制逻辑、存储整列等组成。

VDSR32M32主要特性如下：

• 总容量：32M bit；

• 工作电压：3.3V(典型值)，3.0~ 3.6V(范围值)；

• 数据宽度：32位；

• 访问周期：12ns；

• 所有输入输出兼容TTL电平；

• 68脚SOP II 封装。

图1 VDSR32M32原理图

图2 VDSR32M32内部Block的结构框图

VDSR32M32立体封装SRAM芯片采用8片型号为R1RW0416DSB-2PI的基片利用欧比特公司的SIP立体封装工艺堆叠而成，分为独立的8个片选信号（#CS0~#CS7），实现了由8个存储容量为256K×16bits字节的芯片扩展成容量为1M×32bits的SIP大容量存储器芯片。各引脚的功能使用说明如下：

• VCC：+3.3V电源输入端;

• VSS：接地引脚；

• A0~A17:地址同步输入端；

• #LB：低字节选择;

• #UB: 高字节选择;

• #OE：输出使能, 数据读取时需置为低，写时置为低；

• #CE0/#CE7：片选信号，低电平有效时选中该片；

• DQ0~DQ32：数据输入/输出脚；

• #WE: 写使能信号.

2.2  VDSR32M32电特性。 

表 1   产品电特性

2.3VDSR32M32功能操作

表 2  器件功能真值表 1）

注：1）、 X=任意, H=高电平, L=低电平, Z=高阻。

2）、#CSn有效为#CS0、#CS1、#CS2 #CS3、#CS4、#CS5、#CS6和#CS7同时有效。

3 VDSR32M32测试方案

在本案例中，我们选用了Teradyne公司的J750测试系统对VDSR32M32进行全面的性能和功能评价。该器件的测试思路为典型的数字电路测试方法，即存储阵列的读写功能测试及各项电特性参数测试。

3.1 J750测试系统简介

J750测试系统是上海Teradyne公司生产的存储器自动测试机，Teradyne J750的高容量并行测试能力的设备测试效率可以高达95%。零脚印系统允许测试头里面可以容纳多达1,024   个输入/输出（I/O）通道，提供一整套选项，包括转换器测试选项、内存测试选项、冗余分析和混合信号选项。这些极大地拓宽了测试能力范围。该系统还有IG-XL  (TM) 测试软件，把最新PC技术和Windows NT操作系统的力量和性能与标准的Windows工具（比如Microsoft Excel  和Visual Basic）融合在一起。

3.2DSIO简介

DSIO即为Digital Signal Input/Output（数字信号输入/输出）模块的简称，它能使J750EX对数字信号进行发送（source）、抓取（capture）及分析（analyze）等操作。此模块的应用方法十分灵活，转换测试需要输入的高速数字波形，器件寄存器需要动态写入的数字数据，独立存在于数字测试矢量中的数据发送，以及对上述各类数据的抓取操作均可以使用该模块顺利完成。对VDSR16M32的测试就采用了DSIO可以独立于测试矢量，对个别管脚单独发送所需的数字数据这一功能。

3.3 采用J750测试系统DSIO模块测试方案设计

1）硬件设计

按照J750测试系统的测试通道配置规则,绘制VDSR32M32的测试转接板,要对器件速率、工作电流、抗干扰等相关因素进行综合考量。

2）软件设计

考虑到使用该模块为器件提供需要施加激励信号的特殊性，我们采用了 J750测试系统基于Visual Basic 和Microsoft Excel工具，在IG-XL测试软件下对程序进行编写，具体实施步骤如下：

  A. 按照J750的标准编程方法，先完成对VDSR32M32的Pin Map、Channel Map、等芯片管脚进行定义；

引脚定义

  B. 对DC测试项进行定义包括DC Spec、Pin Levels等，此项不需进行Pattern编辑；

  C. 编辑pattern所使用的function测试项VOL,VOH,时序参数包括AC Spec、Time Sets、Test Instance等编辑。

测试界面编辑

3.4VDSR16M32的功能测试

针对SRAM等存储单元阵列的各类故障模型，如阵列中一个或多个单元的一位或多位固定为0或固定为1故障（Stuck at 0 or 1 fault）、阵列中一个或多个单元固定开路故障（Stuck open fault）、状态转换故障（Transition fault）、数据保持故障（Data maintaining fault）、状态耦合故障（Coupling fault）等，有相应的多种算法用于对各种故障类型加以测试，本文采用棋盘格CHECKBOARD、全0、全1的测试吧算法。

不论何种算法，对于大容量的存储器来说，测试矢量的长度也会随其容量的增加而递增，相应地，测试时间随之增长。对此，J750EX测试系统的DSIO模块可以提供一个很好的解决方案。

3.5VDSR32M32的电性能测试

针对SRAM类存储器件，其电性测试内容主要有管脚连通性测试（continuity）、管脚漏电流测试(leakage)，管脚工作电流测试(ICC)、休眠电流（ISB）、输出高/低电平测试（voh/vol），时序参数测试(TAA、TACS、TOE等)。

1）PMU简介

PMU即为Parametric Measurement Unit，可以将其想象为一个电压表，它可以连接到任一个器件管脚上，并通过force电流去测量电压或force电压去测量电流来完成参数测量工作。当PMU设置为force  电流模式时，在电流上升或下降时，一旦达到系统规定的值，PMU  Buffer就开始工作，即可输出通过force电流测得的电压值。同理，当PMU设置为force 电压模式时， PMU  Buffer会驱动一个电平，这时便可测得相应的电流值。SRAM 器件的管脚连通性测试（continuity）、漏电流测试(leakage)、voh/vol测试均采用这样的方法进行。

2）VDSR32M32的工作电流测试((ICC)、休眠电流（ISB）、时序参数测试(TAA、TACS、TOE)

VDSR32M32的休眠电流测试不需要编写pattern测试，而工作电流测试需要测试pattern，，需要注意的是测试静态电流时器件的片选控制信号需置成vcc状态，测试动态电流时负载电流（ioh/iol）需设为0 ma。

对时序参数进行测试时， pattern测试是必不可少的，并需要在Time Sets,Characterization进行相应的时序参数设置。

下图为测试项目界面：

参考文献：

[1] Neamen,D.A.电子电路分析与设计——模拟电子技术[M]。清华大学出版社。2009：118-167.

[2] 珠海欧比特控制工程股份有限公司. VDMR4M08使用说明书[Z]. 2013.