一种芯片测试方法、芯片测试设备及系统与流程

1.本技术涉及芯片测试技术领域，具体涉及一种芯片测试方法、芯片测试设备及系统。


背景技术：

2.芯片开发过程中，需要对芯片特性进行测试，比如芯片在不同温度以及不同电压下的特性(例如阈值电压、栅源漏电流、漏源漏电流、导通电阻等等)。
3.相关技术对于芯片温度的控制，主要是先将加热设备控制到目标温度，实时温度显示在加热设备上，然后将芯片在该目标温度下保温足够的时间(例如1小时)，再进行测试。
4.由于测试过程，芯片内部可能会因为测试电流而发热升温，或者由于局部气流波动导致芯片内部温度未达到目标温度，但是上述温度变化又不足以引起加热设备的温度变化(即加热设备上显示的温度不变)，从而导致加热设备上显示的温度与芯片的实际测试温度不相符，测试结果不够准确。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供一种芯片测试方法、芯片测试设备及系统，可以提高芯片特性测试的准确性。
6.第一方面，本技术实施例提供一种芯片测试方法，包括：
7.测量芯片内部二极管的导通电压；
8.根据所述导通电压以及预先确定的所述二极管的压降-结温标定方程，确定所述芯片的当前结温；
9.若所述当前结温等于当前目标温度，则对所述芯片进行特性测试。
10.可选的，所述二极管的压降-结温标定方程的确定方法包括：
11.以所述芯片任一数字管脚对应的保护二极管作为所述二极管，在至少三个标定温度下，分别测量所述保护二极管导通时的压降，得到相应数量的压降值；
12.根据所述至少三个标定温度和所述相应数量的压降值进行拟合，得到所述二极管的压降-结温标定方程。
13.可选的，所述测量所述芯片内部二极管的导通电压，包括：
14.每隔预设的时间测量一次所述芯片内部二极管的导通电压。
15.可选的，所述根据所述导通电压以及预先确定的所述二极管的压降-结温标定方程，确定所述芯片的当前结温之后，还包括：
16.若所述当前结温小于或大于所述当前目标温度，则对所述芯片进行加热或冷却，以使所述当前结温等于所述当前目标温度。
17.可选的，所述对所述芯片进行加热或冷却，包括：
18.采用吹气装置对所述芯片进行加热或冷却。
19.可选的，所述采用吹气装置对所述芯片进行加热或冷却，包括：
20.采用吹气装置通过pid控制方法对所述芯片进行加热或冷却。
21.可选的，所述若所述当前结温等于当前目标温度，则对所述芯片进行特性测试，包括：
22.若所述当前结温等于当前目标温度，则在多个目标电压下依次对所述芯片进行特性测试；
23.完成所述当前目标温度下多个目标电压下的芯片特性测试后，将下一个目标温度设置为所述当前目标温度，并返回至所述测量芯片内部二极管的导通电压，直至完成在所有目标温度和所有目标电压下对所述芯片的特性测试。
24.可选的，所述若所述当前结温等于当前目标温度，则对所述芯片进行特性测试之后，还包括：
25.对所述芯片进行加热或冷却，以使所述芯片当前的结温等于取出温度。
26.第二方面，本技术实施例提供一种芯片测试设备，包括：
27.测试模块，用于测量芯片内部二极管的导通电压；
28.第一控制模块，用于根据所述导通电压以及预先确定的所述二极管的压降-结温标定方程，确定所述芯片的当前结温；
29.所述测试模块，还用于若所述当前结温等于当前目标温度，则对所述芯片进行特性测试。
30.可选的，所述测试模块，还用于以所述芯片任一数字管脚对应的保护二极管作为所述二极管，在至少三个标定温度下，分别测量所述保护二极管导通时的压降，得到相应数量的压降值；
31.所述第一控制模块，还用于根据所述至少三个标定温度和所述相应数量的压降值进行拟合，得到所述二极管的压降-结温标定方程。
32.第三方面，本技术实施例提供一种芯片测试系统，包括如上所述的芯片测试设备，以及与所述芯片测试设备连接的温控设备；
33.所述温控设备，用于若所述当前结温小于或大于所述当前目标温度时，则对所述芯片进行加热或冷却，以使所述当前结温等于所述当前目标温度。
34.可选的，所述温控设备包括第二控制模块和温控模块，
35.所述第二控制模块与所述第一控制模块连接，用于若所述当前结温小于或大于所述当前目标温度，则控制所述温控模块对所述芯片进行加热或冷却，以使所述当前结温等于所述当前目标温度。
36.可选的，所述第二控制模块包括pid控制器，所述pid控制器与所述温控模块连接，用于控制所述温控模块对所述芯片进行加热或冷却。
37.可选的，所述温控模块为吹气装置。
38.本技术实施例首先测量芯片内部二极管的导通电压，然后根据导通电压以及预先确定的所述二极管的压降-结温标定方程，确定芯片的当前结温，若当前结温等于当前目标温度，则对芯片进行特性测试。由于芯片内部二极管的导通电压与芯片结温一般成线性关系，因此本技术实施例可以根据芯片内部二极管的导通电压来确定芯片当前结温，该方法可以更准确的获取芯片内部的温度。并且测试过程中，测试电流引起芯片结温的上升可以
通过芯片内部二极管的导通电压进行及时反馈，而传统的采用温控设备上显示的温度当作芯片内部的温度，则不能及时反馈芯片内部的温度变化，因此本技术实施例提高了芯片特性测试的准确性(或者精度)。
附图说明
39.下面结合附图，通过对本技术的具体实施方式详细描述，将使本技术的技术方案及其有益效果显而易见。
40.图1是本技术实施例一提供的一种芯片测试方法的流程示意图。
41.图2是本技术实施例提供的一种芯片内部二极管的导通电压的测试原理图。
42.图3是本技术实施例二提供的一种芯片测试方法的流程示意图。
43.图4为本技术实施例提供的在当前目标温度下对芯片进行特性测试时的测试控制逻辑示意图。
44.图5为本技术实施例三提供的一种芯片测试设备的结构示意图。
45.图6为本技术实施例四提供的一种芯片测试系统的结构示意图。
46.图7为本技术实施例五提供的另一种芯片测试系统的结构示意图。
具体实施方式
47.请参照图示，其中相同的组件符号代表相同的组件，本技术的原理是以实施在一适当的运算环境中来举例说明。以下的说明是基于所例示的本技术具体实施例，其不应被视为限制本技术未在此详述的其它具体实施例。
48.请参阅图1，图1是本技术实施例一提供的一种芯片测试方法的流程示意图，该芯片测试方法可以包括：
49.101、测量芯片内部二极管的导通电压。
50.相关技术对于芯片温度的控制，主要是先将加热设备控制到目标温度，实时温度显示在加热设备上，然后将芯片在该目标温度下保温足够的时间(例如1小时)，再进行测试。由于测试过程，芯片内部可能会因为测试电流而发热升温，或者由于局部气流波动导致芯片内部温度未达到目标温度，但是上述温度变化又不足以引起加热设备的温度变化(即加热设备上显示的温度不变)，从而导致加热设备上显示的温度与芯片的实际测试温度不相符，测试结果不够准确。
51.本技术实施例，首先测量芯片内部二极管的导通电压。需要说明的是，芯片一般包括接地管脚(grounding pins)、数字管脚(digital pins)和模拟管脚(analog pins)，在芯片内部，每一个数字管脚或模拟管脚与接地管脚之间都有一个保护二极管，可以以芯片任一数字管脚对应的保护二极管作为所述二极管，通过测量任意一个保护二极管的导通电压来获取芯片内部二极管的导通电压。
52.由于数字管脚与接地管脚之间的保护二极管，其导通电压与芯片结温(即芯片的内部温度)的线性关系更好，因此本技术实施例优选测量数字管脚与接地管脚之间的保护二极管的导通电压。比如，如图2所示，可以通过测试设备的电压表向芯片10的某一个数字管脚11抽拉一个小电流，例如1毫安，然后读取电压表12上的电压，该电压即为保护二极管13的导通电压。
53.102、根据所述导通电压以及预先确定的所述二极管的压降-结温标定方程，确定所述芯片的当前结温。
54.需要说明的是，芯片内部二极管的导通电压与芯片结温一般成线性关系，比如，随着芯片结温的上升，芯片内部二极管的导通电压会线性减小。因此，可以根据芯片内部二极管的导通电压来确定芯片的当前结温。
55.测试过程中，测试电流引起芯片结温的上升可以通过芯片内部二极管的导通电压进行及时反馈。相比传统的采用温控设备上显示的温度当作芯片内部的温度，采用芯片内部二极管的导通电压来确定芯片的当前结温，并将当前结温作为芯片内部温度，能更准确及时地反映芯片内部温度的变化。
56.对芯片进行特性测试前，可以预先确定芯片内部二极管的压降-结温标定方程。比如，可以以芯片任一数字管脚对应的保护二极管作为所述二极管，在至少三个标定温度下，分别测量所述保护二极管导通时的压降，得到相应数量的压降值；根据所述至少三个标定温度和所述相应数量的压降值进行拟合，得到所述二极管的压降-结温标定方程。
57.比如，请参阅图2，可以选定四个标定温度，例如25℃,50℃,75℃,100℃。数据采集之前，可以先在25℃保温1小时(精度可以是
±
1℃)，然后采用测试设备的电压表12对测量芯片10其中一个数字管脚11抽拉1毫安的电流，通过电压表12可以读取保护二极管13两端的电压，即得到保护二极管13在25℃导通时的压降值u
25
。然后将标定温度设置为50℃，并保温1小时，测量保护二极管13在50℃导通时的压降值u
50
，依此类推，可以得到保护二极管13在75℃和100℃导通时的压降值u
75
、u
100
。然后对结温序列(25℃,50℃,75℃,100℃)和压降值序列(u
25
,u
50
,u
75
,u
100
)两个序列进行拟合，从而得到保护二极管13压降-结温标定方程。当然，也可以采用二元一次方程来进行拟合，可以根据需要，采集更多的数值。
58.当测量出芯片内部二极管的导通电压后，可以根据压降-结温标定方程计算二极管的当前结温。
59.103、若所述当前结温等于当前目标温度，则对所述芯片进行特性测试。
60.在得到芯片的当前结温后，若当前结温等于当前目标温度，则对芯片进行特性测试。需要说明的是，本技术实施例中，目标温度可以是一个温度区间，即存在一个允许的温度公差，例如温度公差可以是
±
2℃。若当前目标温度为125℃时，则当当前结温在123-127℃范围内，则认为当前结温等于当前目标温度，此时可以对芯片进行特性测试。
61.本技术实施例首先测量芯片内部二极管的导通电压，然后根据导通电压以及预先确定的所述二极管的压降-结温标定方程，确定芯片的当前结温，若当前结温等于当前目标温度，则对芯片进行特性测试。由于芯片内部二极管的导通电压与芯片结温一般成线性关系，因此本技术实施例可以根据芯片内部二极管的导通电压来确定芯片当前结温，该方法可以更准确的获取芯片内部的温度。并且测试过程中，测试电流引起芯片结温的上升可以通过芯片内部二极管的导通电压进行及时反馈，而传统的采用温控设备上显示的温度当作芯片内部的温度，则不能及时反馈芯片内部的温度变化，因此本技术实施例提高了芯片特性测试的准确性(或者精度)。
62.请参阅图3，图3是本技术实施例二提供的一种芯片测试方法的流程示意图，该芯片测试方法可以包括：
63.301、测量芯片内部二极管的导通电压。
64.302、根据所述导通电压以及预先确定的所述二极管的压降-结温标定方程，确定所述芯片的当前结温。
65.303、若所述当前结温等于当前目标温度，则对所述芯片进行特性测试。
66.301～303的具体实施可以参见101～103的实施例，在此不再赘述。
67.304、若所述当前结温小于或大于所述当前目标温度，则对所述芯片进行加热或冷却，以使所述当前结温等于所述当前目标温度。
68.可以理解的是，上述实施例中，若当前结温小于123℃，则认为当前结温小于当前目标温度；若当前结温大于127℃，则认为当前结温大于当前目标温度。由于芯片特性(例如阈值电压、栅源漏电流、漏源漏电流、导通电阻)测试，容易引起当前结温的变化，甚至使当前结温不符合当前目标温度。
69.本技术实施例可以根据当前目标温度以及芯片的当前结温，对芯片进行加热或冷却。比如，芯片测试过程中，芯片的当前结温升高，大于当前目标温度，则可以对芯片直接进行冷却，从而可以使芯片的当前结温快速回到当前目标温度，本实施例可以对同一个当前目标温度下测试时温度波动进行快速调整，而不需要进行较长时间的保存进行充分的热传导。
70.再比如，对芯片进行不同目标温度下的特性测试，目标温度可以包括多个，可以在多个目标温度中选择一个目标温度作为当前目标温度。例如，芯片特性测试包括5个目标温度，分别为-40℃，0℃，25℃，85℃，125℃，可以将-40℃作为当前目标温度，或者将125℃作为当前目标温度，又或者将25℃作为当前目标温度，本技术不作特别限定。例如，当-40℃作为当前目标温度时，则可以对室温下的芯片进行冷却，使芯片的当前结温下降至-40℃；当将125℃作为当前目标温度时，则可以对室温下的芯片进行加热，使芯片的结温上升至125℃。
71.优选的，对一颗芯片首次进行特性测试时，将值最小的目标温度作为当前目标温度，然后进行测试，测试完成后，由小到大依次设置不同的目标温度为当前目标温度，并进行芯片特性测试。在当前目标温度下测试完多个目标电压下的芯片特性后，可以将另一个目标温度设置为当前目标温度，此时当前结温小于或大于当前目标温度，需要对芯片进行加热或冷却，以使当前结温等于当前目标温度。本实施例当切换下一个目标温度为当前目标温度时，可以对芯片进行加热或冷却，对温度进行快速调整。
72.作为一个示例，请参阅图4，在当前目标温度下对芯片进行特性测试时，303、304的控制逻辑示意图，可以包括：
73.若当前结温小于或大于当前目标温度，则执行401。
74.401、对芯片进行加热或冷却。
75.402，测量芯片内部二极管的导通电压。
76.403，根据所述导通电压以及预先确定的所述二极管的压降结温标定方程，确定所述芯片的当前结温。
77.判断当前结温与当前目标温度之间的大小，若当前结温仍不等于当前目标温度，则跳转至401；若当前结温等于当前目标温度，则执行404。
78.404、对芯片进行特性测试。
79.需要说明的时，采用传统的温控设备(例如恒温箱)，通过保温使芯片内部温度达
到当前目标温度，通常需要将近1小时，效率较低。本实施例通过直接对芯片进行加热或冷却，可以快速调整芯片的内部温度(即当前结温)，同时结合302可以快速测量芯片的当前结温，从而可以使芯片的内部温度快速调整到当前目标温度，测试效率更高。
80.作为一个示例，可以采用吹气装置对芯片进行加热或冷却。例如，当需要对芯片进行升温时，吹气装置可以直接对芯片表面吹热气，使芯片快速升温；当需要对芯片进行降温时，吹气装置可以直接对芯片表面吹冷气。优选的，采用吹气装置通过pid控制方法对芯片进行加热或冷却。需要说明的是，pid控制方法是结合比例、积分和微分三种算法于一体的控制算法，通过这三个算法的组合可有效地纠正被控制对象的偏差，从而使其达到一个稳定的状态。例如可以每隔预设的时间(可以是1s)测量一次芯片内部二极管的导通电压，并计算出芯片的当前结温，若当前结温不等于当前目标温度，则通过pid控制器控制吹气装置进行加热或冷却，以使当前结温等于当前目标温度。通过本方法，在设置新的目标温度后，可以在很快将芯片的当前结温调整至当前目标温度，提高测试准确率的同时，也提高了测试效率。例如，对芯片在-40℃，0℃，25℃，85℃，125℃五个温度下进行三个电压的特性测试，只需要6min左右(不同目标温度，存在一定的误差)就可以完成，而传统方法需要超过5个小时，本实施例大大提高了测试效率。
81.进一步地，本技术实施例中，在多个目标温度下对芯片的特性测试可以包括：若当前结温等于当前目标温度，则在多个目标电压下依次对芯片进行特性测试；完成当前目标温度下多个目标电压下的芯片特性测试后，可以将下一个目标温度设置为当前目标温度，然后返回至301，直至完成在所有目标温度和所有目标电压下对芯片的特性测试。
82.比如，对芯片进行特性测试的目标温度包括-40℃，0℃，25℃，85℃，125℃(精度为
±
1℃)，目标电压的范围包括典型值，最小值，最大值。例如，典型值可以是3.3v，最小值可以是2.9v,，最大值可以是3.6v。作为一个示例，可以以-40℃作为当前目标温度，若当前结温在-40
±
1℃范围内，则依次对芯片进行2.9v、3.3v和3.6v下的特性测试。例如，测试前，可以每隔1s测量一次芯片的当前结温，以及时确认当前结温是否等于当前目标温度，如果当前结温超出当前目标温度范围则进行加热或冷却，以使当前结温等于当前目标温度，然后开始进行测试。完成-40℃的芯片特性测试后，将0℃设置为当前目标温度，然后对芯片进行加热，使芯片升温。然后重复前述的温控方法，直至完成25℃，85℃，125℃下以及2.9v、3.3v和3.6v下对芯片的特性测试，总计可以获得15个条件下的特性测试结果。
83.305、对芯片进行加热或冷却，以使芯片当前的结温等于取出温度。
84.本技术实施例中，完成对芯片的特性测试后，对芯片进行加热或冷却，以使芯片当前的结温等于取出温度。芯片的取出温度可以是不会对操作人员造成不适的温度，比如，芯片的取出温度可以是15-35℃，例如可以是室温25℃。本实施例在完成对芯片的特性测试后，对芯片进行加热或冷却，以使芯片当前的结温等于取出温度，避免操作人员在更换待测试芯片时受伤。
85.本技术实施例根据芯片内部二极管的导通电压来确定芯片当前结温，可以更准确的获取芯片内部的温度。并且测试过程中，测试电流引起芯片结温的上升可以通过芯片内部二极管的导通电压进行及时反馈，而传统的采用温控设备上显示的温度当作芯片内部的温度，则不能及时反馈芯片内部的温度变化，因此本技术实施例提高了芯片特性测试的准确性(或者精度)。此外，本实施例通过直接对芯片进行加热或冷却，可以快速调整芯片的内
部温度(即当前结温)，同时结合302可以快速测量芯片的当前结温，从而可以使芯片的内部温度快速调整到当前目标温度，测试效率更高。
86.请参阅图5，图5是本技术实施例三提供的一种芯片测试设备的结构示意图，该芯片测试设备500可以包括测试模块501和第一控制模块502。
87.测试模块501，用于测量芯片内部二极管的导通电压；
88.第一控制模块502，用于根据所述导通电压以及预先确定的所述二极管的压降-结温标定方程，确定所述芯片的当前结温；
89.所述测试模块501，用于若所述当前结温等于当前目标温度，则对所述芯片进行特性测试。
90.测试模块501和第一控制模块502可以是集成于一个设备主体中，也可以是对应两个设备主体，例如，测试模块501可以对应测试机，第一控制模块502可以对应控制端，例如电脑。
91.比如，测试模块501连接待测试芯片后，可以测量芯片内部二极管的导通电压。第一控制模块502与测试模块501连接，两者可以相互通信。例如，测试模块501测量芯片内部二极管的导通电压后，可以将导通电压发送给第一控制模块502；第一控制模块502接收到上述导通电压后，根据该导通电压以及预先确定的二极管的压降-结温标定方程，确定芯片的当前结温，并判断当前结温与当前目标温度的大小关系。若当前结温等于当前目标温度，则向测试模块501发送测试指令；测试模块501接收到测试指令后，对芯片进行特性测试。
92.在一种实施方式中，所述测试模块501还用于在至少三个标定温度下，分别测量所述芯片的任一数字管脚至接地管脚的压降，得到相应数量的压降值；
93.所述第一控制模块502，还用于根据所述至少三个标定温度和所述相应数量的压降值进行拟合，得到所述二极管的压降-结温标定方程。
94.在一种实施方式中，所述测试模块501，用于每隔预设的时间测量一次所述芯片内部二极管的导通电压。
95.请参阅图6，图6是本技术实施例四提供的一种芯片测试系统的结构示意图，该芯片测试系统600可以包括芯片测试设备601，以及与所述芯片测试设备601连接的温控设备602。芯片测试设备601可以是如上各实施例所述的芯片测试设备。温控设备602可以是一个集成有控制主机并可以加热或冷却的装置，例如带有吹气装置的温度仪，可以通过喷射热气体或者冷气体对芯片进行加热。
96.所述温控设备602，用于若所述当前结温小于或大于所述当前目标温度时，则对所述芯片进行加热或冷却，以使所述当前结温等于所述当前目标温度。
97.在一种实施方式中，请参阅图7，图7是本技术实施例五提供的另一种芯片测试系统的结构示意图，该芯片测试系统700包括芯片测试设备701和温控设备702，其中，芯片测试设备701包括测试模块7011和第一控制模块7012，所述温控设备702包括第二控制模块7021和温控模块7022，所述第二控制模块7021与所述第一控制模块7011连接，用于若所述当前结温小于或大于所述当前目标温度，则控制所述温控模块7022对所述芯片进行加热或冷却，以使所述当前结温等于所述当前目标温度。第二控制模块7021可以是温控设备702的主机，温控模块7022可以是一个可以加热或冷却的装置，例如吹气装置，可以通过喷射热气体或者冷气体对芯片进行加热。
98.例如，测试模块7011连接待测试芯片后，可以测量芯片内部二极管的导通电压。第一控制模块7012与测试模块7011连接，两者可以相互通信。例如，测试模块7011测量芯片内部二极管的导通电压后，可以将导通电压发送给第一控制模块7012；第一控制模块7012接收到上述导通电压后，根据该导通电压以及预先确定的二极管的压降-结温标定方程，确定芯片的当前结温，并判断当前结温与当前目标温度的大小关系。若当前结温等于当前目标温度，则向测试模块7011发送测试指令；测试模块7011接收到测试指令后，对芯片进行特性测试。若当前结温小于或大于当前目标温度，则向第二控制模块7021发送加热或冷却的指令，第二控制模块7021将加热或冷却的指令发送给温控模块7022，温控模块7022接收指令后对待测试芯片进行加热或冷却。
99.本实施例中，测试模块7011可以每隔预设的时间测量一次待测试芯片内部二极管的导通电压，以使第一控制模块7012能够及时确认温控模块7022是否将待测试芯片的内部温度加热到当前目标温度。
100.在一种实施方式中，所述第二控制模块7021还包括pid控制器，所述pid控制器与所述温控模块7022连接，用于若所述当前结温小于或大于所述当前目标温度，则控制所述温控模块7022对所述芯片进行加热或冷却，以使所述当前结温等于所述当前目标温度。
101.本技术实施例的芯片测试设备以及芯片测试系统与上文各实施例中芯片测试方法属于同一构思，此处不再赘述。
102.以上对本技术实施例所提供的一种芯片测试方法、芯片测试设备及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。