[高等教育]微电子第十章集成电路的测试与封装.ppt

第十章 集成电路的测试与封装 10.1 集成电路测试 10.2 故障模型 10.3 故障模拟与分析 10.4 可测性设计 10.5 集成电路的可靠性 10.6 典型的测试和检查过程 10.7 封装的作用 10.8 封装类型和封装技术 10.9 封装时的热设计 10.10 如何选择封装形式 第十章 集成电路的测试与封装 第6章和第4章分别介绍了集成电路的设计与制造流程，但集成电路的生产过程中还有两个非常重要的环节-测试和封装、无论从电路性能、可靠件还是生产成本的角度，测试和封装在集成电路的生产过程中都占有重要的地位。 10.1 集成电路测试 根据集成电路产品生产所处的不同阶段与不同目的，测试大致可以分为3种类型：①在产品的研发阶段，为了检测设计错误而进行的测试(设计错误测试)；②在芯片生产阶段，为了检测产品是否具有正确的逻辑操作和正确的功能而进行的测试(功能测试)；③在产品出厂前，为了保证产品的质量与可靠比，需要进行的各种测试(产品测试)。 10.1 集成电路测试 10.1.1 设计错误测试 设计错误测试的主要目的是发现并定位设计错误，从而达到修改设计，最终消除设计错误的目的。 设计错误的主要特点是同一设计在制造后的所有芯片中都存在同样的错误，这是区分设计错误与制造缺陷的主要依据。 10.1 集成电路测试 10.1.2功能测试 这里所说的功能测试主要是针对制造过程中可能引起电路功能不正确而进行的测试，与设计错误相比，这种错误的出现具有随机性，测试的主要目的不是定位和分析错误．而是判断芯片上是否存在错误，即区分合格的芯片与不合格的芯片。 功能测试的困难源于以下两个方面： (1)一个集成电路具有复杂的功能，含有大量的品体管； (2)电路中的内部信号不可能引出到芯片的外面，而测试信号和测试结果只能从外部的少数管脚施加并从外部管脚进行观测。 10.1 集成电路测试 10.1.2功能测试 测试的过程就是用测试仪器将测试向量(1和0组成的序列)通过探针施加到输人管脚，同时在输出管脚上通过探针进行检测，并与预期的结果进行比较。高速的测试仪器是非常昂贵的设备，测试每个芯片所用的时间必须尽可能地缩短，以降低测试成本。 10.1 集成电路测试 10.1.2功能测试 比如说有一输入管脚数为64的电路，要对它进行彻底地测试，需要外加264次的输人(测试向量)和进行264次的检测。另一方面，多数集成电路内部还含有锁存器、触发器等时序电路单元，它们都有两种状态，若要覆盖所有的可能性，内部状态的每一种组合也要进行测试。如果一个集成电路的输入管脚数为N，内部含有M个双稳态单元(触发器或锁存器)．则所需要的测试向量为2M+N。一个规模很小的专用集成电路(ASIC)，有可能达到N＝25，M=50，就要求有275个测试向量(近似于3.8×1022个)。假如今这么多的测试向量，假如以每个测试向量1us的速率加到电路上。那测试一遍需要十亿年， 集成电路封装与测试 集成电路封装 采用一定的材料以一定的形式将集成电路芯片封装起来 。 集成电路测试 对集成电路的功能和电气指标进行测量。 集成电路封装对集成电路有着极其重要的作用，主要有以下四个方面：  数字集成电路测试的基本概念 数字集成电路测试的意义在于可以直观地检查设计的集成电路是否能像设计者要求的那样正确地工作。 另一目的是希望通过测试，确定电路失效的原因以及失效所发生的具体部位，以便改进设计和修正错误。 测试的难度 为实现对芯片中的错误和缺陷定位，从测试技术的角度而言就是要解决测试的可控制性和可观测性。数字系统一般都是复杂系统，测试问题变得日益严重。 10.2 故障模型 对于一个集成电路来说。尽管物理上会有很多类型的故障发生，但这些故障反映有数字电平上就是没有按照预期从1变为0或从0变为1。这叫做固定值故障模型。如有一个逻辑门，共输出由于工艺上的某种原因，造成电平始终固定为1状态，它不随输入端的信号变化而改变，这就称为具有固定1故障。如输出始终处于逻辑0状态．就是具有固定0故障。固定值故障可能布一块集成电路中的任何一个节点发生。如果集成电路中有n个节点，就有 个可能的故障(每个节点有可能固定0或固定1)，设计者应生产一个相对短的测试向量集，尽可能多地显示这些故障。 10.2 故障模型 以下通过一个输出端带有固定1故障的2输入与非(NAND)门来说明如何生成测试向量。如图10-1所不，A、B输入为00、01、10时，该故障门仍能给H1正确的输出即逻辑1．唯一能显示出故障的输入是11，因为这时输出仍然是1而不是期望的0。如果与非带有固定0故障，则除11以外的任何一个输入(即00、01、10