數(shù)字集成電路系統(tǒng)基本構(gòu)成與測試技術(shù)研究

姜成 景克強

摘要：本文主要討論了數(shù)字集成電路系統(tǒng)的基本構(gòu)成，并對數(shù)字集成電路系統(tǒng)的測試技術(shù)進行了研究，從功能測試、直流參數(shù)測試、交流參數(shù)測試等層面進行探討，最終向大家闡述數(shù)字集成電路測試技術(shù)的應(yīng)用，希望能夠為大家?guī)硪恍﹨⒖肌?/p>

關(guān)鍵詞：數(shù)字集成電路系統(tǒng);基本構(gòu)成;測試技術(shù)

隨著我國科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，產(chǎn)品質(zhì)量問題成為大家重視的內(nèi)容，產(chǎn)品開發(fā)成本也因為技術(shù)水平的提升有所降低。但是，測試工作的方式以及過程對于產(chǎn)品成品控制以及質(zhì)量把控都有著十分重要的聯(lián)系。數(shù)字集成電路系統(tǒng)屬于當(dāng)下較為主流的系統(tǒng)，其中構(gòu)成部分包含了功能的應(yīng)用。并且，數(shù)字集成電路系統(tǒng)測試技術(shù)中涵蓋了產(chǎn)品的質(zhì)量以及效率。因此，在分析數(shù)字集成電路系統(tǒng)工作實施，需要注重多種板塊的實際內(nèi)容，在其中投入與其對應(yīng)的精力以及工作時間，完成每一階段的能力提升，讓數(shù)字集成電路系統(tǒng)能夠開發(fā)出更為有效的功能，充分挖掘出其應(yīng)用價值，為社會發(fā)展帶來更多的經(jīng)濟效益。

1 集成電路測試系統(tǒng)的概念

在專門測試集成電路系統(tǒng)出現(xiàn)之前，人們?yōu)榱藴y試出電路的好壞，需要使用一大堆的電子設(shè)備。比如電壓表、穩(wěn)壓電源、信號發(fā)生器、電流表以及示波器等，若出現(xiàn)成千上萬個待測電路時，對技術(shù)人員所造成的壓力是十分嚴(yán)重的。此種情況的出現(xiàn)也引發(fā)了人們的深思，能否將多種儀器集中到一個系統(tǒng)中？是否能讓這個系統(tǒng)自動完成所有內(nèi)容的測試？能否讓大批量的電路自動依次按照順序完成測試？一個又一個問題的出現(xiàn)以及一個又一個問題的解決，使得集成電路制動系統(tǒng)出現(xiàn)在人們的視線中。

集成電路測試系統(tǒng)具有高速度、多參數(shù)、高精準(zhǔn)度、多功能等特點，屬于電子測試技術(shù)與自動控制電子計算機技術(shù)所結(jié)合的成果，也可以稱之為電子測量儀器數(shù)字化與數(shù)字信息系統(tǒng)所生成的產(chǎn)物。它的主要功能是模擬出被測電路實際工作環(huán)境，并結(jié)合測試人員所編寫出的程序，對被測電路開展連續(xù)、精準(zhǔn)、快速的測試工作，以此判斷被測電路的各項功能以及參數(shù)是否符合應(yīng)用要求。同時，數(shù)字集成電路系統(tǒng)作為一項工具，能夠分析得出電路失效的原因，為集成電路的生產(chǎn)以及設(shè)計提供重要依據(jù)。也正是因為此種原因，伴隨集成電路設(shè)計以及制造技術(shù)的不斷完善，使得集成電路測試系統(tǒng)的應(yīng)用功能得到良好發(fā)展。

2 數(shù)字集成電路系統(tǒng)基本構(gòu)成

隨著我國科技的不斷發(fā)展，數(shù)字集成電路系統(tǒng)己被廣泛應(yīng)用到各個領(lǐng)域中，并且獲得了較好的應(yīng)用效果。時代的變化，致使各個領(lǐng)域的工作重心都發(fā)生了轉(zhuǎn)變，以往的數(shù)字集成電路系統(tǒng)中含有多種功能，并且每個功能都有著較好的應(yīng)用表現(xiàn)。對數(shù)字集成電路系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分來說，通常是將各個元器件進行連線，使其變成一個半導(dǎo)體芯片，構(gòu)建出較為完善的數(shù)字邏輯電路。在劃分?jǐn)?shù)字集成電路系統(tǒng)時，能夠根據(jù)數(shù)字集成電路所包含的具體門電路以及具體的器械數(shù)量，將其劃分為不同規(guī)模的數(shù)字集成電路，比如，小規(guī)模、中規(guī)?；蛘呤谴笠?guī)模。并且，系統(tǒng)的構(gòu)成一般體現(xiàn)在以下兩個方面，也就是組合邏輯以及寄存器。分析完組合邏輯得知，其是由基本門所構(gòu)成的函數(shù)，并且在完成輸出工作時，與輸入工作有著直接聯(lián)系，當(dāng)出現(xiàn)了組合邏輯時，那么會對運行過程造成影響，只可以進行簡單的邏輯運算行為。對于時序電路來說，不僅要有基本門，還要有儲存元件，從而更為完整的對現(xiàn)有信息進行儲存。由此可見，穩(wěn)態(tài)輸出與正常輸入有著聯(lián)系，并且與以往的輸入狀態(tài)也有一定的關(guān)系。對于時序電路來講，不但能夠讓邏輯運算工作順利完成，同時還能夠暫時性的保存一些處理結(jié)果數(shù)據(jù)，方便今后的運算行為，提供較為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。

3 數(shù)字集成電路系統(tǒng)測試技術(shù)

從實際發(fā)展情況來講，不僅要豐富其基本構(gòu)成的主要內(nèi)容，同時也應(yīng)當(dāng)重視其測試技術(shù)的發(fā)展?，F(xiàn)如今，數(shù)字集成電路系統(tǒng)的測試技術(shù)在各個行業(yè)領(lǐng)域中都起到了較好的應(yīng)用作用，能夠幫助其取得有用的數(shù)據(jù)以及資料，達到了數(shù)字系統(tǒng)的進步與優(yōu)化。比如，集成電路芯片測試儀就能夠為數(shù)字集成電路測試提供有效幫助，圖1為集成電路芯片測試儀的設(shè)計圖。

3.1 測試具體功能

從測試技術(shù)的實際發(fā)展情況來看，功能測試屬于其中一項十分重要的內(nèi)容。并且，客觀的對其進行分析，功能測試的主要工作內(nèi)容便是驗證電路設(shè)計以及使用情況是否合理，檢驗其是否達到了預(yù)期的使用效果。并且，具體實施功能測試行為時，主要流程為以下幾個方面的內(nèi)容：

（1）激勵信號需要從輸入端口發(fā)出，這也是人們常稱的圖形測試。

（2）具體操作時，需要按照電路所規(guī)定的具體頻率，逐漸施加到被測試的器件中，在執(zhí)行此操作時，應(yīng)當(dāng)細(xì)心耐心的完成，以免出現(xiàn)任何一種形式上的差錯。

（3）要結(jié)合兩者的相同情況以及差異情況，對具體的數(shù)據(jù)信息進行統(tǒng)一分析，進而更為精準(zhǔn)的判斷出電路功能是否處于正常狀態(tài)。圖2為集成電路功能測試儀設(shè)計圖。

應(yīng)用測試圖形能夠有效檢驗器件功能是否正常，是社會各界所采取的主要檢驗方式。在理論角度來看，測試圖形具有著獨特的功能：

（1）測試圖形應(yīng)當(dāng)具備較強的故障覆蓋率，進而更為有效的檢驗出每一種故障現(xiàn)象。

（2）測試圖形的測試時間不應(yīng)過長。在以往的測試環(huán)節(jié)中，需要花費很長的測試時間，這也耗費了工作人員的精力，且最終的結(jié)果也不完全準(zhǔn)確。當(dāng)出現(xiàn)這樣的情況時，有關(guān)工作人員需要按照圖形的實際測試時間范圍，嚴(yán)格把控具體時長。

（3）當(dāng)完成測試圖形這一工作時，應(yīng)檢測故障以及所存在的工藝缺陷，從而讓器件功能測試的準(zhǔn)確性得到提升。

在進行功能測試工作時，其精準(zhǔn)度屬于人們關(guān)注的重點。例如，組合電路中的測試生成算法，其中涵蓋了代數(shù)法、窮舉法等。在進行實際測試工作時，應(yīng)當(dāng)結(jié)合具體的工作需要，應(yīng)用合理、科學(xué)的手段進行。

3.2 直流參數(shù)的測試

系統(tǒng)中所應(yīng)用的測試技術(shù)，其中含有許多的指標(biāo)。因此，在開展測試行為時，可以結(jié)合相應(yīng)指標(biāo)完成具體測試?，F(xiàn)如今，大家對于直流參數(shù)測試有著一定興趣，從測試技術(shù)上進行分析，直流測試可以了解參數(shù)的穩(wěn)定程度，確保其能夠正常的完成工作。從測試方式上分析，其具有多樣化的特點，包含了接觸測試、轉(zhuǎn)換電平測試以及漏電電流測試。使用接觸測試這一方法時，人們注重操作細(xì)節(jié)，例如，實踐工作中應(yīng)用測試，并懂得測試端口的連接狀態(tài)。此外，還需要對其輸出狀態(tài)以及輸入狀態(tài)進行測試，并根據(jù)管腳保護的降壓情況，判斷其是否在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，如果沒有達到具體要求，應(yīng)當(dāng)重新進行連接。

漏電測試比較獨特，并且在實踐的過程中還會展現(xiàn)出其獨特的優(yōu)勢。把它使用到具體環(huán)節(jié)工作，當(dāng)發(fā)生了漏電流情況時，那么也就表示著器件內(nèi)部以及輸入管腳間存在漏電現(xiàn)象。通常情況下，二者的絕緣氧化膜在生產(chǎn)的過程中，始終呈現(xiàn)出較薄的狀態(tài)，很容易引發(fā)類似短路的現(xiàn)象，進而使得電流通過，最終造成了漏電流現(xiàn)象的發(fā)生。漏電測試一般會對參數(shù)進行測試，從中獲得輸出與輸入的負(fù)載特點，形成源頭測試的功效。而轉(zhuǎn)換電平測試也屬于當(dāng)下較為成熟的一種測試方法，在實際應(yīng)用時會進行反復(fù)的運算功能測試。

3.3 交流參數(shù)測試

從目前對于數(shù)字集成電路系統(tǒng)的研究情況來看，已經(jīng)取得了一定的成果，對于實現(xiàn)精準(zhǔn)的測試工作有著一定促進作用。交流參數(shù)的測試工作是數(shù)字集成電路系統(tǒng)中的重要表現(xiàn)內(nèi)容。

從測試的層面進行分析，交流參數(shù)的測試工作一般要對元件晶體管的轉(zhuǎn)換狀態(tài)進行判斷，最終得出其轉(zhuǎn)換時所顯現(xiàn)的關(guān)系。進行這一項工作實施，需要保護器件，讓其能夠在提前預(yù)判的時間內(nèi)，回歸到正常的狀態(tài)。一般來說，大家都習(xí)慣應(yīng)用交流測試方法有保持時間測試法、延時測試法以及建立時間測試法。

4 數(shù)字集成電路系統(tǒng)測試技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)字集成電路系統(tǒng)完成了基本構(gòu)成深化后，它的測試功能也會隨之增強。測試技術(shù)與基本構(gòu)成二者間屬于相輔相成的關(guān)系，呈現(xiàn)出良性循環(huán)的工作狀態(tài)，展現(xiàn)出較為豐富的應(yīng)用價值。根據(jù)其實際情況得出，當(dāng)完成了對測試技術(shù)的深化研究，便要加倍付出精力，不能只圍繞著從理論知識進行學(xué)習(xí)，同時還需要關(guān)注技術(shù)開發(fā)以及功能開發(fā)等項目。在我國數(shù)字集成電路系統(tǒng)測試技術(shù)中的許多工序都屬于研發(fā)的關(guān)鍵階段，需要得到大家的支持與關(guān)注。例如，泰瑞達公司生產(chǎn)出的J750以及Hilevel所生產(chǎn)的ETS770，其屬于半導(dǎo)體自動測試系統(tǒng)，也是當(dāng)下使用最為頻繁的測試技術(shù)。泰瑞達可以解決半導(dǎo)體線路測試所存在的各種問題，并提出有關(guān)的解決措施，讓其測試工作順利完成，其具有著混合信號模擬存儲器以及器件測試所有領(lǐng)域的測試設(shè)備。并且，此種測試方式成本支出較少，且測試性能比較強大，應(yīng)用windows系統(tǒng)完成相應(yīng)的操作，便可以圓滿完成基礎(chǔ)的測試。測試性價比十分高。而Hilevel所生產(chǎn)的ETS770，它能夠利用測試小版，完成與測試系統(tǒng)的連接工作，快速分析出芯片內(nèi)容，驗證出邏輯功能是否處于正常的應(yīng)用狀態(tài)。此種測試方式，屬于窗口式的操作界面，操作起來十分簡單，能夠讓人們快速地適應(yīng)其操作流程。不管哪一種類型的測試系統(tǒng)，它們都有著屬于自己獨特的特征，在程序開發(fā)使用環(huán)境以及硬件配置方面都存在著較大的差異。因此，在實施具體操作時，需要讓專業(yè)的測試人員根據(jù)每一個測試期間的邏輯結(jié)構(gòu)情況以及電特性，打造出一套十分科學(xué)的測試過程，讓每一個測試步驟都安全便捷，最大限度上發(fā)揮出測試系統(tǒng)的絕對優(yōu)勢。測試技術(shù)不管應(yīng)用到哪一領(lǐng)域中，都獲得了較大的應(yīng)用成效，其所形成的價值十分強烈，深受廣大人民群眾的青睞。因此，有關(guān)技術(shù)人員在后續(xù)的工作中對多個方面的數(shù)字集成電路系統(tǒng)的基本構(gòu)成進行分析，開展深入的研究工作，完善數(shù)字集成電路系統(tǒng)的基本構(gòu)成，使其內(nèi)容更為豐富。除此之外，還需要打造出較為健全的測試技術(shù)體系，從多個角度進行技術(shù)提升工作，以此保障技術(shù)的可操作性以及功能性。

5 結(jié)束語

總而言之，不管從我國經(jīng)濟發(fā)展實際水平來講，還是從我國社會主義建設(shè)的成果來看，數(shù)字集成電路系統(tǒng)研究十分關(guān)鍵，但是目前數(shù)字集成電路系統(tǒng)仍然存在著一些問題需要人們進行解決，國家還應(yīng)當(dāng)加大對于此方面的科研投入。同時，有關(guān)研究人員還需要對數(shù)字集成電路系統(tǒng)。深入進行挖掘，將其與其他的領(lǐng)域有機融合。進而深化數(shù)字集成電路系統(tǒng)，完善它的測試技術(shù)，使其各項功能都得到完善，使該系統(tǒng)的功能性以及操作性得到提升。

參考文獻

[1]王柱，數(shù)字集成電路測試技術(shù)應(yīng)用分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2020 （12）：148-149.

[2]呂磊，田云，曹韌樁等，數(shù)字集成電路老化測試技術(shù)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017 （24）：98.

[3]于維佳，秦臻，潘羽，數(shù)字集成電路系統(tǒng)基本構(gòu)成與測試技術(shù)研究[J].無線互聯(lián)科技，2015，（18）：39-40.

作者簡介

姜成（1983-），男，陜西省安康市人。碩士研究生，工程師。研究方向為電路與系統(tǒng)設(shè)計。

景克強（1984-），男，陜西省渭南市人。大學(xué)本科學(xué)歷。研究方向為系統(tǒng)控制。