[發明專利]對自動測試設備內參數測量單元監測和控制的結構

無效

• 申請號: 00803425.7
• 申請日: 2000-02-03
• 公開（公告）號: CN1339111A
• 公開（公告）日: 2002-03-06
• 發明（設計）人: 歐內斯特P·沃克;羅納德A·薩特斯奇夫;小阿倫M·瑞安;埃里克D·布洛姆
• 申請（專利權）人: 泰拉丁公司
• 主分類號: G01R31/319
• 分類號: G01R31/319
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 方挺,余朦

本發明一般地涉及自動測試設備，更具體地說，本發明涉及在自動測試設備內使用可編程數字裝置對參數測量單元進行監測和控制。

自動測試設備(也稱為“測試器”)廣泛用于測試半導體裝置、印刷電路板以及其它電子部件和組件。許多測試器，尤其是那些用于測試半導體裝置的測試器采用“插腳片結構”。這類測試器通常包括多個插腳片電路，各插腳片電路分別連接到受測裝置(DUT)的各插腳。此外，各插腳片電路通常包括用于在DUT上的相關插腳上產生信號并對產生的信號進行測量的電路。

典型的測試器可以在幾百到幾千個插腳上產生信號并對產生的信號進行測量，各插腳具有自己的插腳片電路。這意味著在測試器內將插腳片電路復制幾百次或幾千次。因此，測試器使用有效利用面積和有效利用成本的電路非常重要。

此外，在進行典型測試期間，通常需要改變各插腳片電路使用的一個或幾個模擬基準電壓電平。尤其在對DUT的驅動電平和接收電平進行參數測試時需要這樣做。

例如，可以產生序列基準電壓電平并將產生的序列基準電壓電平送到插腳片電路的某個部分。如果基準電壓電平變化的產生和傳送步驟需要大量時間，則完成整個測試過程的時間會非常長，尤其是在測試過程要求產生數百個不同基準電壓的電平序列時。測試者傳送要求的基準電壓電平變化并迅速產生新的基準電壓電平就非常重要。

然而，插腳片電路還必須產生高精度信號，并對產生的信號進行高精度測量。這是因為插腳片電路產生的信號精度低或對產生信號測量的精度低通常會影響測試結果的精度。尤其是在進行參數測試期間，插腳片電路產生穩定的電壓電平和電流電平非常重要。此外，插腳片電路產生并測量的信號和電平必須適合于正在測試的半導體裝置。

滿足這種要求的一種方法是，組合使用不同的元件技術來設計插腳片電路。例如，組合使用CMOS元件技術和雙極型元件技術設計插腳片電路。

主要因為CMOS元件要求的功率低，所以CMOS成為許多計算機和電子裝置設計者的一項選擇技術。因此，CMOS元件得到廣泛應用并且相對價廉。此外，因為要求計算機和電子裝置的運算速度更快、體積更小，所以這些年來顯著地減小了CMOS元件的尺寸。因此，在利用CMOS技術設計插腳片電路部分過程中努力使該電路成本更低、更小型化。

然而，采用CMOS技術進行電路設計的一個缺點在于，會產生不穩定和不可預測的定時特性。例如，我們會發現對于相同的CMOS電路的定時特性會隨元件的不同而不同。

此外，CMOS元件的定時特性還隨溫度發生變化。例如，隨著CMOS元件處理的信號頻率的增加，一般地也會增加CMOS元件的需用功率，這樣會引起元件發熱。溫度增高會對通過CMOS元件的傳播延遲產生影響。

通常，CMOS技術的此缺點不會嚴重影響大多數計算機和電子裝置的性能，因為這些裝置內的CMOS電路通常與內部時鐘同步。這種同步設計技術經常應用于提高電子裝置的穩定性和可預測性。

盡管插腳片電路的某些部分也可以與測試器內的時鐘同步，但是插腳片電路的其它部分的定時不能同樣實現同步。例如，插腳片電路在DUT的各插腳產生并測量信號的時間是由DUT確定的，而不是由測試器的內部時鐘確定的。

因此，當在插腳片電路內使用CMOS技術實現產生定時信號的電路系統時，通常使用已知的補償技術來提高CMOS電路系統的定時特性。在美國馬薩諸塞州的TERADYNE^公司的第08/510,079號美國專利申請中對這種補償技術進行了說明。

CMOS技術有時不用于實現插腳片電路的信號產生部分的另一個原因是，CMOS電路的驅動能力一般較低。

由于這些原因，所以在傳統測試器內，經常采用雙極型技術來實現插腳片電路的信號產生與測量部分。通常，采用雙極型技術制造的電路的定時特性比CMOS電路的定時特性更穩定、更可預測。此外，雙極型電路可以驅動和測量的信號的功率電平比CMOS電路可以驅動和測量的信號的功率電平高。

圖1示出這種傳統測試器100。測試器100包括：測試系統控制器110，測試系統控制器110包括專用計算機(未示出)；以及存儲器124，用于存儲測試結果和控制測試器100所需的信息。通常，利用CMOS技術實現測試系統控制器110和存儲器124。這是因為測試系統控制器110和存儲器124通常與測試系統時鐘同步。此外，測試系統控制器110和存儲器124均不需要驅動或接收高功率電平信號。

測試器100還包括多個插腳片電路114，插腳片電路114在DUT112的各插腳產生并測量信號，DUT112可以是分立半導體器件或者是半導體晶片上的多個芯片之一。