集成电路产业作为国民经济的战略性、基础性和支柱性产业，加快其发展慢慢的变成了全社会共识。集成电路在每个生产环节中都可能会产生缺陷，每件产品在交付客户前都一定要进行测试来保证其良率。集成电路测试是对集成电路或模块进行检测，确定电路质量好坏，不仅可以判断芯片性能是否符合标准，是否可以进入市场，而且能够从测试结果的详细数据中充分、定量地反映出每颗芯片从结构、功能到电气特性的各种指标。集成电路测试贯穿于集成电路设计、制造、封装以及应用的全过程，每一道测试都会产生一系列的测试数据。

  随着集成电路技术的快速发展，集成电路工艺特征尺寸不断缩小，芯片集成度越来越高，集成电路测试已成为集成电路产业的重要一环。集成电路测试通常分为晶圆测试（ChipProbingTest，CP）、成品测试（FinalTest，FT）和可靠性测试（BurnInTest）等，其中FT测试是芯片出厂前筛选质量可靠芯片的最后一步，是针对批量封装芯片按照测试规范进行全面的电性能检测。

  待测芯片的封装形式决定了FT测试、分选、包装的不同类型，而不同的性能指标需要对应的测试方案才能完成芯片质量的筛选。一般的FT测试方案是上位机发出测试指令，测试机提供通道和激励对装载在DUT板上芯片来测试。而测试的DUT板电路需要测试人员设计，如果设计有错误则无法测试，需要重新拆装电路甚至烧坏芯片或设备。本文提出基于LK8810S平台，利用面包板对芯片74HC138进行FT测试，并与传统测试方案进行比较，验证新测试方案的可行性。

  74HC138是一款三通道输入、八通道输出译码器。74HC138译码器可接受3位二进制代码输入（A0、A1和A2）。74HC138有3个使能端：Eˉ1和Eˉ2低电平有效，E3高电平有效，译码器要想具有译码功能，Eˉ1和Eˉ2必须为低电平且E3为高电平，否则芯片不具有译码功能，引脚分布如图1所示，引脚功能。当芯片具有译码功能时，输出端Yˉ0~Yˉ7输出8个互斥的低电平有效输出。引脚分布表174HC138引脚介绍引脚序号1-34-67，9-15816引脚名称A0-A2Eˉ1、Eˉ2、E3Yˉ7，Yˉ6-Yˉ0GNDVDD功能说明数据输入使能控制数据输出逻辑地逻辑电源74HC138芯片使能端Eˉ1、Eˉ2和E3无效时，即芯片不具有译码功能，此时输出端都为高电平。

  FT测试属于芯片级测试，是通过测试板（Loadboard）和测试插座（Socket）使自动化测试设备（ATE）与封装后的芯片之间建立电气连接。FT测试需要的硬件主要包括上位机、测试机台（ATE）、测试负载板、测试插座（socket）、装载芯片DUT板卡、自动化分类机（Handler）以及配套治具（ChangeKit）。通过FT测试软件完成电气连接性测试、功能测试和参数测试等。程序会根据测试结果Pass或者Fail进行芯片筛选，也就是说把pass和fail芯片物理上分到不同的容器中。本次测试采用LK8810S集成电路开发及应用技术平台（以下简称“LK8810S技术平台”），整体采用模块化和工业化设计，由工控机、测试主机、测试软件、测试终端接口、液晶显示器等几部分有机结合，利用数模混合测量技术，支持常见数字、模拟芯片及相关电路的测试。

  为尽早筛出失效芯片以缩短整体测试时长，提升经济效益，同时还要保证筛选芯片的质量可靠性，所以要进行开短路测试和功能测试。开短路测试主要是测试芯片封装后线与线之间有无连接错误、金属线和基片有无断开现象；功能测试的主要目的是验证芯片是否能完成设计所预期的工作或功能。

  2.2.1开短路测试方案一个芯片的核心在于封装在芯片内部的晶圆，晶圆通过连接线与芯片外面的管脚相连，但是在生产过程中，可能会发生意外，导致连接线的短路或断路现象，所以在芯片出厂前要进行开短路测试。测试原理是利用开尔文测试原理，通过在芯片管脚加入适当小电流，测试管脚的电压。主要测试芯片的每个管脚是否存在对地短路或者开路现象。测试方案所示，在芯片引脚上有一对ESD防静电保护二极管，在测试过程中通过观察二极管是否起到钳制电压的作用来判断引脚是否正常。通过测试机连接芯片引脚，将VDD端接地或0V，将GND端连接地，将一个器件引脚连接PMU单元，然后在芯片引脚输入或者抽取100μA的电流，检测该引脚的电压，若得到电压的绝对值大于1.2V则认为该引脚开路，若测得的电压绝对值小于0.3V，则认为该引脚短路。施加模块施加电流测量模块测量电压PMUDUT100μA二级管接电源DUT引脚100μA二级管接电源GT+1.2VLT+0.3VPMU测试判据开路通过短路图2开短路测试方案

  功能测试用于测试器件是否能完成预设的工作或功能。芯片最重要的就是其功能，设计公司在设计的时候就已经约束了它的功能和确定了它的功能的一些特点和特性。在测试的过程中就要看这个芯片生产出来后它的功能是不是满足所预期的工作要求。通常的测试方法有很多种，采用静态功能测试方法，利用测试向量或真值表，来检测电路是否符合设计要求。测试向量，就是输入脚及输出脚的逻辑值。当功能测试在执行的过程中，测试系统会依据测试向量提供的内容，提供输入信号到待测器件的输入脚上。

  并在输出脚上取得输出逻辑值，再利用比较电路和测试向量的内容做比较。如果与期望值相符，则判定正确（Pass），否则为失效（Fail）。测试向量，通常用0与1来表示输入脚和输出脚的逻辑值。目前，大部分测试系统，不仅只用0与1来表示输出脚或输入脚的逻辑值，也可以英文字母来表示。例如，H可以代表高电平为逻辑1，L可以代表低电平为逻辑0。模拟芯片测试有一点不一样，模拟芯片受制于外部电路的影响，或者需要一些特殊的信号输入，所以模拟芯片的测试方法会更加复杂，而数字芯片通常相对比较简单。

  静态功能测试常用真值表测试的方法，就是通过改变输入信号，然后测量输出信号，来验证它的功能是否正常，确定芯片是否是良品。74HC138的功能就是将输入的二进制代码译成信号在相应的输出端输出低电平信号，功能测试方案如图3所示，对芯片8个输出引脚逐一进行测量，对芯片使能端、输入端赋予功能表逻辑电压读取并显示输出引脚电压值，与比较电压作比较判断其逻辑值是否符合功能表，如果符合此时逻辑功能正常，否则错误。如果判别引脚数大于8，则结束功能测试。开始for循环判别引脚i=1；i9；i++使能端、输入端输入逻辑电压读取待测引脚电压上位机显示引脚编号、电压值判别引脚是不是满足功能表芯片引脚功能正常芯片引脚功能错误跳出循环，结束测试NNYY功能测试方案

  LK8810检测系统主要由模拟功能板（WM）、电源与测量板（PM）、数字功能管脚板（PE）、接口与参考电压板（IV）、专用测试与模拟开关板（CS）五部分组成，其中数字功能管脚板是测试机实现数字功能测试的核心，与电源、测量板配合可完成管脚的PMU测试。测试前根据待测芯片74HC138特点，按照表3设计测试板接口分配，测试时可以使用循环测试程序。测试时，使能端不要预先接到有效电平，否则开短路测试无法完成。图4面包板测试电路图5DUT板测试电路表374HC138测试板接线表模块名称测试机端口IO引脚控制引脚模块名称74HC138测试板

  采用面包板来完成测试硬件环境的搭建，面包板测试电路所示，电路根据测试板接口的分配通过杜邦线、SCSI转换接口线进行连接测试。面包板测试电路拆装灵活，无须进行额外的制板和焊接工作。而DUT板测试方式如图5所示，DUT板卡设计是基于认真研习芯片技术手册的前提下进行的，根据测试板接口的分配，对DUT板电路进行规范设计。设计时，首先要确定测试机资源的接口形式，然后确定芯片测试接口，通常有野口座、双排针、转接块等，再根据不同芯片需求设计测试外围。在进行DUT板连线时一定要注意管脚的分配，一旦连接错误可能导致测试机的不可逆的损坏。

  根据制定的测试方案，搭建好硬件测试环境后，通过测试机系统测试专用函数，对74HC138芯片进行软件测试。开短路测试通过测试通道产生灌拉电流，对待测引脚加入灌拉电流并返回待测引脚电压值，通过与比较电压进行比较，最后上位机显示测试结果，测试流程如图6所示。测试时需进行全局变量和函数声明，然后进行开短路测试和功能测试，部分主程序、子程序关键语句如下。首先定义全局变量，接着进行功能函数声明，每一个测试编写一个子程序，方便更改。主测试程序主要是根据测试板接线表进行端口定义、调用开短路测试和功能测试函数，实现测试效果。

  测试时要调用_on_vpt函数设置输出电压源通道及电压值和电流挡位，并且为了使电压源内部达到稳定状态，需要至少延时10ms再执行其它操作，部分程序如下。电流将电流加入待测引脚，并返回电压值设置比较电压上位机显示引脚编号、电压值及“pass”返回电压值是否满足比较范围上位机显示引脚编号，电压值及开短路测试流程功能测试通过电源通道产生激励电流和电压，设置参考电压，通过闭合功能引脚继电器，打开PIN脚输出。设置驱动管脚和比较管脚，通过设置驱动管脚逻辑状态，读取输出管脚电压值并在上位机中显示，测试流程如图7所示。开始从forcel通道产生5V电压设置参考电压闭合功能引脚继电器设置驱动管脚、比较管脚返回引脚编号和电压值图7功能测试流程功能测试程序中调用的延时

  基于LK8810S平台的芯片开短路测试数据如下图8所示，PIN1-PIN14分别显示测试电压值，满足良品电压绝对值0.3V~1.2V范围，表示测试引脚没有对地短路和开路现象，显示结果PASS，否则显示“ERROR”，此测试可筛选出失效的芯片。图8开短路测试数据应用DUT板的芯片功能测试部分数据如下图9所示，依据结果，与比较电压4.5V和1V进行比较，判定输出Y0为低电平，Y1-Y7为高电平，符合逻辑功能表，测试电压相对误差在2.4%~2.6%之间。图9应用DUT板的功能测试数据应用面包板的芯片功能测试的部分数据，8个输出端引脚逻辑电压也符合芯片的功能表，管脚测试电压相对误差在2.6%~2.8%之间，可见面包板测试方案可行。但是与DUT板测试方式相比，测量电压略有降低，误差略有增大，这是因为面包板搭建的电路经长距离地传输后信号损耗较大，会导致测试结果有一定的偏差，所以面包板测试方案不适用微安、毫伏级小信号，适用于大输入信号芯片的测量，测量结果准确，不用焊接和拆焊。应用面包板的功能测试数据

  本文介绍一种基于LK8810S和面包板的芯片FT测试方案，通过开短路测试可首先剔除失效芯片，然后利用面包板硬件环境搭建方式对芯片进行功能验证，与DUT板测试方式相比，该方案可用于大信号芯片的测试，测试的硬件环境搭建简单，无须设计DUT板、装配、焊接，成本低。测试过程中，硬件和软件模块互相独立，易于操作，通过软件可对集成电路芯片的其他参数做测量，高性能数据可视化更方便工程师后期调整参数。此方案测试快速、准确性高，更换测试线路即可实现对不相同的型号芯片的测试，装配难度低，提高了工作效率。