The Basics of Digital Semiconductor Testing

简介：
《数字半导体测试基础》一书介绍了数字半导体器件的基本测试方法和技术，旨在帮助读者掌握相关领域的核心知识和技能。 ### 数字半导体测试基础 #### 摘要与概述 《数字半导体测试基础》由Guy Perry撰写，旨在为读者提供CMOS和TTL技术在自动测试设备（ATE）上进行数字半导体测试的概念性理解，并简要介绍半导体制造过程及生产测试中所使用的外围设备。该手册提供了确保测试程序质量和可靠性的流程与指导原则，并介绍了能够提高生产力、减少测试系统使用时间的技术。为了更好地理解本材料，读者需具备基本的电子学和数字电路知识，在第一章节会提供相关复习内容。 #### 第一章：基础知识 **目标** 本章旨在为读者奠定理解数字半导体测试所需的基本概念和技术的基础。 **科学工程记号** 科学工程记号是一种表示非常大或非常小数值的方法，通常用于科学和工程领域。它将一个数表示为1到10之间的数与10的幂的乘积。 **电压** 电压是衡量电场做功能力的物理量，单位为伏特（V）。它是驱动电流通过电路的原因之一，在半导体测试中，电压是评估器件性能的重要参数。 **电流** 电流是在单位时间内通过导体横截面的电荷量，单位为安培（A），它反映了电荷流动的速度和数量。在测试过程中用于测量器件的工作状态和效率。 **电阻** 电阻是指物质对电流通过的阻碍作用，单位为欧姆（Ω）。电阻值大小直接影响了电流大小，在测试时需要精确测量以确保器件符合规格要求。 **使用欧姆定律测试器件规格** 欧姆定律是描述电压、电流和电阻之间关系的基本定律，公式为V = IR。利用此公式可以计算出未知变量，例如已知电压和电流时可求得电阻值R= V/I。 **数字数** 数字数是以二进制为基础的计数系统，在数字逻辑电路中广泛应用。其优点包括易于实现、处理速度快及可靠性高。 **数字逻辑** 数字逻辑研究的是如何通过AND、OR、NOT等基本逻辑门操作数字信号，这些简单的组件可组合成复杂的功能电路以完成各种任务。 #### 第二章：半导体概览与ATE **目标** 本章深入探讨半导体技术和自动测试设备（ATE），以及它们在现代电子产业中的应用。 **ATE—自动测试设备** 自动测试设备是一种用于评估电子元件和系统性能的自动化工具，可以快速准确地判断器件是否符合标准，在半导体制造业中不可或缺。 **半导体技术** 涉及硅、锗等材料的应用，这些物质具有介于导体与绝缘体之间的特殊电学性质。晶体管及集成电路是现代电子产品的重要组成部分。 **数字与模拟电路** 数字电路使用离散电压水平表示信息，而模拟则利用连续变化的电压或电流。两者在不同应用场景中各有所长、发挥重要作用。 **ATE系统类型** 根据设计和用途的不同，ATE可以分为多种： - **通用ATE系统**：适用于多种类型的测试任务。 - **专用ATE系统**：针对特定器件或应用进行优化。 - **高性能ATE系统**：用于高速高精度的器件测试需求。 **测试器载板** 连接ATE与待测器件的关键部件。它负责信号从仪器到器件之间的传输，反之亦然。 **晶圆探针** 在芯片级直接接触晶圆上各个芯片以检测其功能是否正常的工具。 **探针卡** 一种特殊接口设备，用于将ATE系统的信号传送到晶圆表面。由许多微小的探针组成，每个对应一个单独的芯片位置。 **器件处理器** 自动加载、测试和分类半导体器件的机器，提高了测试过程中的效率与准确性。 **温度强迫单元** 在特定温度条件下进行器件性能评估的重要装置，有助于了解产品在不同环境下的表现情况。 #### 第三章：测试入门 **目标** 本章介绍数字半导体测试的基本术语和技术细节。包括： - **测试程序**: 一系列指令控制ATE执行具体任务。 - **故障诊断**: 定位导致失败的具体原因的过程。 - **测试覆盖率**: 测量能够检测到潜在问题的比例指标。 - **良率**: 经过测试后合格产品的比例。 通过学习这些基础知识和技术，工程师们可以更加有效地进行半导体测试，并确保产品具有高质量和可靠性。