超全的芯片测试原理讲解

做芯片测试的同学经常会涉及到Continuity测试、Leakage测试、GPIO drive capability测试、GPIO pullup/pulldown resistor测试、standby idd、run idd、IDDQ、MBIST、SCAN等测试，小编在此带大家总结一下这些测试的基本原理。

1. Continuity测试（即OS测试）该测试主要是测试芯片的open/short特性，即测量芯片pin脚对VDD或者GND有没有短路（short）或断路（open）。当测某一pin的OS时，应使VDD=0V，同时其他pin的电压也全为0。下图为测某一pin对GND的OS测试时的示意图，ATE会从pin抽一个100uA的电流，下方的二极管导通，在正常工作的情况下，测得的电压应该在-0.2V~-0.7V之间。

1. 下图为测某一pin对VDD的OS测试时的示意图，ATE会从pin灌入100uA的电流，上方的二极管导通，在正常工作的情况下，测得的电压应该在0.2V~0.7V之间。

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   如果有short情况发生，测得的电压一般接近0V；如果是open的情况，则测得的电压一般为5V/-5V（测试程序中设置的钳位电压）。
2. Leakage测试即漏电流测试。在该测试过程中一般将芯片正常上电，然后将pin配置成input状态，给pin上分别灌入VSS（0V）和VDD的电压，测量该pin上的电流，一般测量值为-1uA~1uA。当pin电压等于VDD时，测得的电流为对GND的漏电流当pin电压等于VSS时，测得的电流为对VDD的漏电流
3. GPIO drive capability测试即为GPIO的驱动能力测试GPIO drive capability一般对应datasheet中的VOH/VOL或者IOH/IOL指标，其实VOH/VOL和IOH/IOL是同一个指标，只不过测试方法不同。下图为VOH或者IOH的测试示意图。将GPIO配置成output模式，并且输出高电平（逻辑1）。当测量IOH时，则ATE在pin上施加VDD-0.8V电压，此时该pin上电流即为IOH。当测量VOH时，则ATE从该pin拉5mA/20mA电流（视该pin的驱动能力而定），此时该pin上测得的电压即为VOH。

1. 下图为VOL或者IOL的测试示意图，同样将GPIO配置成output模式，只不过此时输出低电平（逻辑0）。当测量IOL时，则ATE在pin上施加0.8V电压，此时该pin上电流即为IOL。当测量VOL时，则ATE从该pin灌入5mA/20mA电流（视该pin的驱动能力而定），此时该pin上测得的电压即为VOL。

1. Pullup/Pulldown resistor测试该测试目的是测试芯片引脚内部的上拉/下拉电阻的大小。在测试时该pin需要配置成input模式。下图为上拉电阻的测试示意图。当测试上拉电阻时需将该pin配置成input状态，同时打开pullup设置，给pin脚施加电压0V，测量pin脚上电流，然后根据R=U/I可以计算出上拉电阻的阻值。

1. 下图为下拉电阻的测试示意图。当测试下拉电阻时需将该pin配置成input状态，同时打开pulldown设置，给pin脚施加VDD电压5V，测量pin脚上电流，然后根据R=U/I可以计算出下拉拉电阻的阻值。

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2. standby idd对于MCU来说，standby idd即是在standby mode下测量VDD pin上电流。Standby mode一般为芯片的低功耗模式，芯片内部大部分时钟均处于关闭的状态，只保留LPO时钟作为芯片的唤醒时钟。需要注意的是一般测standby idd时候需要将VDD pin上并接的电容去掉，因为电容存在充放电的过程，可能会对电流的测量产生影响。

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2. Run iddRun idd的测试与standby idd基本一致，只不过会让芯片处于run mode，有些会要求将外设的时钟打开进行测试。
3. IDDQIDDQ即静态电流，指CMOS电路在稳定状态（无信号跳变）下的电源电流。在无缺陷的CMOS电路中，静态电流应接近零（仅有漏电流，一般微安级）。正常CMOS逻辑在稳态下，PMOS和NMOS管不同时导通，理论静态电流很小。缺陷影响：物理缺陷（如栅极氧化物短路、电源/地桥接）会形成额外电流路径，导致IDDQ升高。
4. MBISTMBIST一般指SRAM的测试，采用芯片内部自建的一些测试逻辑来进行测试，机台只需要通过JTAG接口下达测试的指令，即可从TDO接口获取测试结果。MBIST测试结束后一般会有两个信号输出BIST_DONE和BIST_FAIL。
5. SCANscan就是把普通寄存器替换成可扫描的寄存器，目的是创建control和observation点，然后把所有的可扫描寄存器连接在一起串成扫描链(scan chain)，利用扫描链，工具自动产生测试patterns，让寄存器处于一个特定的值(control)，然后将期望的值移出来进行对比(observe)，来判断芯片是否有缺陷。SCAN测试一般分stuck-at和transition测试，stuch-at测试覆盖固定电平缺陷，但对时序敏感缺陷无效；transition则主要针对时序路径的延迟缺陷。