专利名称：半导体测试系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于测试诸如IC等半导体器件的半导体测试系统，更具体地，涉及用于在没有测试系统的硬件时仿真半导体测试系统中的硬件或者甚至要由半导体测试系统测试的半导体器件的半导体测试系统仿真器。此外，本发明涉及与操作操作系统一起使用的半导体测试系统仿真器，该操作系统当在半导体测试系统的硬件中存在改变时能容易地修改软件。
在用于测试半导体器件的半导体测试系统中，将称作测试矢量的测试信号模式提供给受测试的半导体器件并将从该半导体器件输出的结果与事先设置的期望值信号进行比较以确定受测试的半导体器件是否正确地工作。通常，测试矢量是通过测试程序产生的。测试程序中的语言是该半导体测试系统的制造商所独有的并在制造商之间互不相同。为了高效地测试诸如复杂的计算机芯片或大规模半导体存储器，半导体测试系统必须高速执行复杂与完善的测试。因此，半导体测试系统的实际结构为大规模计算机系统的结构。从而，采用包含上述测试程序的大规模软件来控制半导体测试系统的测试与其它操作。
在半导体生产工业中，存在着改进半导体测试系统的效率的强烈要求。这是因为当前的半导体测试系统是复杂与昂贵的系统并且半导体器件的价格竞争是剧烈的。因此，必须避免半导体测试系统为要测试的半导体器件产生测试程序等过程的排它性使用。再者，希望不使用半导体测试系统的硬件便能评价与确认这一过程中新产生的测试程序。
结果，经常在现代化的高档半导体测试系统中采用仿真器。然而，在传统的半导体测试系统中，仿真器只仿真半导体测试系统的操作系统，从而其功能是不够的。例如，传统的仿真器不能执行下述级别的仿真，在其中对特定半导体器件的测试是通过将测试矢量作用在待测试的半导体器件上并分析来自该器件的结果信号而执行的。
由于半导体器件技术的迅猛进展，用于测试这种迅猛改变的半导体器件的半导体测试系统需要频繁地加以扩展、修改或者用新的模型来代替。例如，在半导体测试系统生成作用在受测试的半导体器件上的测试矢量的测试模式发生器中，除了生成相对正常与简单的序列的测试模式的功能之外，可以加上算法模式发生器来生成具有数学序列的测试模式。在作出对硬件资源的改变或增加的情况中，也必须相应地修改软件以控制新增加或修改的硬件。这通常包括将适当的数据传送给新增加或修改的硬件的内部寄存器的过程。
在传统技术中，这一根据硬件中的改变的软件修改是不容易进行的。例如，在这一情况中，传统技术要求复杂的软件修改过程并从而包含冗长的工作。此外，为了进行这种软件修改工作，通常需要使用实际改变或增加的硬件。因此，工业上希望研制出能在实际改变或增加硬件之前按照半导体测试系统的硬件的改变或增加容易地进行软件的修改的装置。还希望只通过仿真这种硬件而不使用要增加到系统上的实际硬件，来进行与硬件的改变或增加关联的这种软件修改或测试程序的研制及其调试。
因此，本发明的目的为提供在测试半导体器件的半导体测试系统中使用的仿真器，该仿真器能够不使用该半导体测试系统的硬件资源生成测试程序或确认测试程序的操作。
本发明的另一目的为提供在测试半导体器件的半导体测试系统中使用的仿真器，该仿真器能够以进一步详细与特定的级别生成测试程序并调试该测试程序，诸如作用一个测试信号在待测试的器件上并评价来自待测试的器件的结果输出信号。
本发明的又一目的为提供半导体测试系统的仿真器，该仿真器能够容易与快速地将该半导体测试系统的生产或应用过程中得到的软件资源应用在新增加的硬件、修改的硬件或诸如新建模型的半导体测试系统等独立测试系统上，而无需使用该测试系统的实际硬件。
本发明的半导体测试系统包括仿真测试系统的各硬件单元的功能的仿真器单元、仿真待测试的半导体器件的功能的器件仿真器、用于从该仿真器单元采集执行测试程序所必需的数据的装置、以及根据所采集的数据生成要作用在器件仿真器上的测试信号并将来自器件仿真器的结构信号与期望值数据进行比较及将比较结果存储在其中的器件测试仿真器。
在本发明的半导体测试系统的其它方面中，其中与一个参照周期同步地将测试信号作用在受测试的半导体器件上并将受测试的半导体器件的结果输出与期望值信号进行比较以确定该半导体器件是否正确地工作，该半导体测试系统包括用于提供指定包含待作用在受测试的半导体器件的预定接线端上的测试信号的波形在内的测试待测试的半导体器件所必需的各种测试条件的测试程序的装置，用于将测试程序转换成目标代码及解释测试程序的内容的编译器装置，用于从表格式存储表示半导体测试系统的硬件特征的数据以协助编译器装置中的测试程序的解释并响应硬件中的改变修改表格式数据的编译器接口装置，具有根据半导体测试系统的技术规格用于将编译器装置所编译与解释的数据的格式转换成硬件格式的数据的库装置，用于将硬件格式数据发送到数据总线上以便将该数据传送到半导体测试系统的硬件中的寄存器的驱动器装置，以及接收来自于驱动器装置，由所述库装置形成的数据并将数据存储在指定的存储器区中及根据存储在该存储器区中的数据仿真各所述硬件的技术规格与操作的仿真器。
按照本发明的半导体测试系统的仿真器，无需硬件便能仿真半导体测试系统中的硬件的功能。此外，甚至无需半导体测试系统的硬件便能仿真硬件的测试信号生成、受测试的器件的结果信号生成及结果信号与期望数据的比较。换言之，由于仿真是在待测试的半导体器件的特定测试级上执行的，无需测试系统的硬件便能完整地进行器件程序的开发或其调试。
此外，在本发明的半导体测试系统中，当半导体测试系统的硬件中存在改变或替换时，本发明的半导体测试系统能为控制新增加或替换的硬件容易与快速地修改软件。此外，当硬件中存在改变或替换时，本发明的半导体测试系统能为控制新硬件进行软件修改而无须考虑编译器。再者，在本发明中，当半导体测试系统的硬件中存在改变或替换时，无须半导体测试系统的硬件便能进行将硬件的控制数据存储在仿真器中及确认控制数据或者开发器件程序或其调试。
图1为展示包含硬件与软件的半导体测试系统的整体示意性结构的方框图。
图2为展示用本发明的仿真器功能表示的图1的半导体测试系统的整体示意性结构的方框图。
图3为相对于待测试的半导体器件的连接展示的半导体测试系统的硬件部件的方框图。
图4为相对于图3中所示的半导体测试系统的硬件部件及待测试的半导体器件展示的本发明的仿真器功能所表示的测试结构的方框图。
图5为使用独立的操作流程展示本发明的仿真器的基本操作的流程图。
图6为展示按照本发明仿真半导体器件测试的信号波形的定时图。
图7为展示本发明的另一实施例的方框图，其中将本发明的仿真器与半导体测试系统的软件组合，当测试系统的硬件存在改变或替换时，能够容易地修改软件。
整体半导体测试系统的基本结构示出在图1的方框图中，取决于半导体器件14的测试种类与目的，建立用于测试半导体器件的测试程序(器件测试程序)11并将其装入半导体测试系统中。通常，器件程序11是由半导体测试系统的用户按照要测试的半导体器件14的类型与测试项目生成的。在器件程序11中，规定了各种参数，诸如要作用在待测试的半导体器件14的各接线端上的测试信号的频率、波形、延时与幅度，以及当向器件14提供测试信号时应从受测试的器件14导出的期望值信号。例如，器件测试程序是用基于硬件描述语言HDL或VHDL的测试描述语言(TDL)编写的。
半导体测试系统是由用于监控测试系统的各程序操作的操作系统12及硬件系统(测试器硬件)13构成的。测试器硬件13是通过硬件总线(即物理总线线路(测试器总线))连接到操作系统12上的。从测试器硬件13将测试信号(测试矢量)根据给受测试的半导体器件14，并由测试器硬件13接收来自受测试的器件14的结果输出信号。在测试器硬件13中，将来自受测试的器件14的输出信号与器件程序11所定义的期望值比较，以确定受测试的器件是否正确地工作。
图2为展示用本发明的仿真器功能表示的图1的半导体测试系统的整体示意性结构的方框图。即，本发明的仿真器使得只用软件执行半导体测试系统的总体操作以及半导体测试系统为预期的半导体器件所要执行的测试操作成为可能。在图2中，器件程序21及操作系统22分别与图1的实际半导体测试系统的器件程序11及操作系统12相同。操作系统通过由软件构成的假想总线线路连接到测试器硬件仿真器23上。
测试器硬件仿真器23仿真半导体测试系统的硬件的结构与操作。器件仿真器24用来仿真图1中所示的受测试的半导体器件14的功能。器件仿真器24通过软件连接在测试器硬件仿真器23上。器件仿真器24从测试器硬件仿真器23接收假想的测试信号并生成假想的输出信号，该信号是要由预期的受测试器件生成的信号结果。测试器硬件仿真器23将来自器件仿真器24的假想输出信号与期望数据进行比较。在上文中的仿真器结构中，不使用半导体测试系统的实际硬件便能执行器件程序的开发及其调试。
图3为相对于待测试的半导体器件的连接展示的半导体测试系统的硬件部件的方框图。本例中，半导体测试系统的硬件是由速率发生器31、模式发生器32及帧处理器33的各硬件部件构成的。这些硬件部件通过测试器总线互相连接并受到图1中所示的操作系统12的监视与控制。各硬件部件中具有一个寄存器用于存储执行其操作所必须的软件。
速率发生器31生成测试矢量速率，即根据器件测试程序的测试信号周期(测试速率)。模式发生器32根据器件测试程序生成待作用在受测试的半导体器件14上的测试信号。模式发生器32可包含器件故障存储器(DFM)35来存储关于测试结果的信息。帧处理器33格式化来自模式发生器32的测试信号的波形并生成测试信号的上升与下降定时。利用帧处理器33将测试信号格式化成诸如RE(返回到零)波形、NRZ(不返回到零)波形或EOR(异或)波形。帧处理器33根据来自速率发生器31的定时数据进一步确定测试信号在测试速率内的延时定时及比较器电路进行的比较操作的选通定时，稍后将描述比较器电路。
测试头34是在半导体测试系统与受测试的半导体器件14之间接口的。当将半导体器件14装在测试头上时，便通过测试头34将经过格式化的测试信号提供给半导体器件14。作为作用测试信号的结果，受测试的半导体器件14生成结果信号。测试头34包含一个比较器电路，该电路比较来自半导体器件14的结果信号与器件程序所定义的期望值，并确定是否能接受该结果信号。比较器电路中的比较定时是由帧处理器33所生成的选通信号规定的。将比较结果存储在设置在诸如上述模式发生器32中的器件故障存储器35中。
图4为相对于图3中所示的半导体测试系统的硬件部件及受测试的半导体器件展示的本发明的仿真器功能所表示的测试结构的方框图。图4中的仿真器单元与图3的硬件部件一一对应。即，在图4中，速率生成仿真器41仿真速率发生器31的测试速率生成功能。模式生成仿真器42仿真模式发生器32的测试信号生成功能。帧处理器仿真器43仿真帧处理器33的波格式化及定时确定功能。测试头仿真器44通过提供测试信号给器件仿真器45及比较结果输出信号与期望值来仿真测试头34的功能。器件仿真器45仿真受测试的半导体器件14的操作。
图4中各仿真器单元包含对应于图3的各硬件部件中的物理寄存器的内容的数据。因此，图4的整个仿真器为一大规模寄存器或存储器，其中将各仿真器单元的数据布置在对应的存储区中。在仿真各硬件部件的操作时，读出及评价对应的存储器中的数据。在器件测试程序所描述的测试速率越出速率发生器仿真器的可接受范围的情况中，不能将这一测试速率设定在速率发生器31中。在这一情况中，仿真器将根据速率生成仿真器41中的数据提供器件程序中的这些设定值是不适当的通知。
为了用本发明的仿真器为预期的半导体器件执行假想的测试，有必要通过从各仿真器单元取得必要的数据来生成测试信号。在仿真器中设置了存储器47来存储来自仿真器单元的数据。当设定了器件程序时，各仿真器单元取出包含由器件测试程序所定义的测试速率、测试数据、信号波形等生成测试信号所必需的数据，并将它们存储在存储器47中。通过使用存储器47中的数据，仿真器生成器件程序所定义的测试信号并将其作用在假想的半导体器件上并且仿真器比较结果信号以仿真器件评价操作。按照仿真器的上述功能，不使用半导体测试系统的实际硬件便能够执行器件程序的开发及其调试。此外，利用这样开发与调试的器件程序，便能确认是否能正确地执行对预期的半导体器件的预期测试。
图5为利用独立的操作流程(层)展示本发明的仿真器的基本操作的流程图。图5的实例具有仿真器的三个操作流程。当利用诸如TDL等语言生成器件程序时，操作系统解释该器件程序并作为地址与数据将其传输到半导体测试系统的硬件中的各寄存器。在执行仿真器操作时，通过步骤11中假想的测试器总线，在步骤12中将地址与数据传送给仿真器中的存储器。仿真器中所提供的存储区对应于半导体测试系统的硬件中的寄存器。如果器件程序是正确的，则提供给仿真器中的存储区的数据也应是正确的，并能被存储在该存储区中。因此，如果仿真器只用于评价应传送给测试系统的硬件部件的数据是否正确，便通过循环(a)将仿真结果返回给操作系统。
另一方面，如果仿真器用来评价硬件中的操作是否正确，这种仿真器操作是在循环(b)的流程中进行的。即在步骤13中，根据存储在存储区中的数据仿真各硬件部件的操作。如上所述，将对应于测试系统的硬件的仿真器配置成如图4中所示。通过循环(b)将仿真结果返回给操作系统。
此外，如果仿真器用来评价将测试信号作用在预期的半导体器件上及将结果信号与期望数据的比较这些操作是否能根据器件程序正确地执行，则这一仿真操作是在循环(c)的流程中进行的。在这一流程中，在步骤14中仿真待作用在受测试的器件上的测试信号。在步骤15中仿真将测试信号作用在受测试的器件上的情况。从而，在步骤15中仿真从测试信号作用在器件上得出的信号并从受测试的器件获得它。在步骤16中，仿真将在步骤15中从受测试的器件获得的结果信号与期望数据进行比较的操作。在获取比较结果时，进程返回到步骤14在其中仿真下一测试信号。这些作用测试信号及比较得出的信号的仿真操作重复进行直到器件测试程序以器件程序所定义的测试速率结束为止。
图6为展示按照图5的流程(c)仿真将测试信号作用在受测试的半导体器件上、由受测试的器件生成结果信号及将结果信号与期望数据比较的信号波形的定时图。图6A中所示的测试信号是从器件测试程序所定义的测试速率T、延时t与波形生成的并作用在受测试的器件上。生成的来自预期的器件的结果输出信号是由受测试的器件的特征决定的。用器件测试程序定义的图6C中所示的选通定时将结果输出信号与期望数据比较。
图7为展示本发明的另一实施例的方框图，其中将本发明的仿真器与半导体测试系统的操作系统组合，操作系统能够在测试系统的硬件存在改变或替换时容易地修改软件。在这一实施例中，不使用测试系统的硬件便能执行与硬件的改变与增加关联的控制数据的评价、器件程序的开发及其调试。
本发明的半导体测试系统使得通过简单地以语句格式在表上提供附加数据以及增加库数据来设定对应于硬件的替换或增加的控制程序数据成为可能。控制程序的这一修改是独立于编译器功能的。此外，通过改变寄存器中的定义，在本发明中能容易地进行硬件的改变或增加。
图7的实例由测试程序51、主处理器53、主处理器(MP)接口54、测试器库56、总线驱动器55、测试器总线52、假想的测试器总线57及仿真器59构成。从这一配置，测试程序的编译与解释是由主处理器53独立地于关于讨论中的硬件的结构的数据中执行的，换言之，主处理器53并不直接参与将执行测试的控制数据传送给硬件13中的寄存器58的过程。
在图7的实例中，测试程序51为用测试描述语言(也称作“TDL”)描述的程序。测试描述语言是由诸如HDL或VHDL等硬件描述语言构成的。测试程序51具有源代码的形式。用户提供测试程序中必要的测试参数来定义半导体测试系统的硬件中的测试操作。在修改或增加硬件时，相应地修改涉及硬件测试的测试描述语言(TDL)的结构。
主处理器(也称作“MP”)53基本上是编译器，本发明的受让人将其称作TDL编译器或“正好及时”编译器。主处理器51将作为源代码的测试程序TDL转换成目标代码并解释测试程序。然后主处理51提供控制数据给半导体测试系统的对应硬件。
MP接口(也称作“MPI”)54作为用于将解释所需要的数据提供给主处理器51的表映射功能工作。MP接口54的表映象包括具有判别TDL语言的语法的句式的数据表及用于研讨判断的程序库。对应于硬件的增加或修改的新数据是通过在MP接口54增加一张表作出的。在从MP接口54接收关于语句形式的TDL语言的语法结构的信息数据时，主处理器51根据该信息数据执行测试程序的编译与解释操作。作为主处理器51的解释结果，执行MP接口54中的对应程序库并将用TDL描述的测试数据传送给测试器库56。
测试器库56根据硬件特性转换来自MP接口54的测试数据的格式。例如，将所接收的浮点数格式的测试信号的电压值或时间值转换成硬件能解释的一序列值。此外，对应于测试程序的实际限制参数是根据半导体测试系统的各硬件的诸如电压、电流、频率等参数的限定定义的。总线驱动器35为用于通过数据总线将数据发送到半导体测试系统的硬件中的各寄存器的驱动器。
在本发明的配置中，在测试系统操作之前，主处理器53根据半导体测试系统的硬件指令加载要装入MP接口中的数据与程序。如果新增加了硬件，通过考虑与这一硬件增加关联的数据与程序来解释测试程序，便能有效地使用半导体测试系统中新增加的硬件。
作为示例，假定下面在半导体测试系统上新增加了硬件，从而有必要将控制数据存储在新硬件中的寄存器581、582及583中，如图7中所示。对应于新增加的硬件，在操作开始时将表541、542及543加入MP接口中。表的内容是由诸如用于确定TDL语言的语法的句式数据及实行判定的程序构成的。
通常，根据硬件中的改变，有必要改变测试程序的结构。在这一情况中，如图7所示，必要时增加测试程序511、512及513。测试器库56为对应于新硬件的特性的数据转换生成参数表作为源程序。测试器库是用诸如C语言描述的。
在从MP接口接收新取得的表541、542及543中的数据时，主处理器53根据表数据解释来自测试程序51的程序。由于测试程序511、512及513是在必要时增加的，这些测试程序的编译与解释是由主处理器根据来自MP接口的表541、542及543的对应数据进行的。结果，通过MP接口54将测试程序中定义的数据提供给了测试器库56。测试器库56将通过MP接口的表541、542及543中的数据生成的接收数据的格式转换成硬件能够接收的数据格式，并将格式转换后的数据提供给总线驱动器55。通过总线驱动器55及测试器总线52传送控制数据并存储在硬件13中的寄存器581、582及583中。
在本发明中，替代将控制数据存储在硬件13中的寄存器581、582及583中，也可通过假想的数据总线57将来自总线驱动器55的控制数据传送给仿真器59。在不容易得到半导体测试系统的硬件13的情况中，通过利用仿真器59来替代要增加或修改的硬件13，便能进行软件开发及其操作的认可。如图4中所例示的，将仿真器59配置成包含用于仿真对应的硬件部件的功能的仿真器单元。各仿真器单元是组织在指定的存储区58’中的。
在本例中，指定了对应于要增加的硬件13中的寄存器581、582及583的存储区581’、582’及583’。将经过测试器库56格式转换的数据通过总线驱动器55及假想的测试器总线57传送到存储器581’、582’及583’。以这一方式根据所接收的数据进行仿真来检验要增加到测试系统上的硬件部件的功能。因此，使用了仿真器，无需硬件便能执行用于硬件或器件程序开发及其调试的控制数据的正确性确认。
如上文中所述，按照本发明的半导体测试系统，不用硬件便能仿真半导体测试系统中的硬件功能。此外，不用半导体测试系统的硬件，甚至也能防真硬件的测试信号生成、受测试的器件的结果信号的生成以及结果信号与期望数据的比较。换言之，由于仿真是在受测试的半导体器件的特定测试级上执行的，不用测试系统的硬件也完全能进行器件程序的开发或其调试。
此外，在本发明的半导体测试系统中，当半导体测试系统的硬件中存在着改变或替换时，本发明的半导体测试系统能为控制新增加或替换的硬件容易与快捷地修改软件。此外，当硬件中存在着改变或替换时，本发明的半导体测试系统能为控制新硬件进行软件修改而无须考虑编译器。再者，在本发明中，当导体测试系统的硬件中存在着改变成替换时，硬件的控制数据是存储在仿真器中的，并且不用半导体测试系统的硬件便能进行控制数据的确认、或器件程序的开发、或其调试。
权利要求
1.一种半导体测试系统，用于通过与参照周期同步地作用测试信号到受测试的半导体器件上并将受测试的半导体器件的结果输出与期望值进行比较来确定该半导体器件工作是否正确以测试半导体器件，该系统包括仿真测试系统的各硬件单元的功能的仿真器单元；仿真受测试的半导体器件的功能的器件仿真器；用于从仿真器单元取得执行测试程序所必需的数据的装置；以及器件测试仿真器，它根据所取得的数据提供测试信号给器件仿真器，及比较来自器件仿真器的结果信号与期望数据，并将比较结果存储在其中。
2.如权利要求1中所定义的半导体测试系统，其中所述仿真器单元包括用于生成定义测试信号周期的数据的速率仿真器单元；用于根据测试程序生成测试信号的模式生成仿真器单元；以及用于根据来自速率仿真器单元及模式生成仿真器单元的数据格式化测试信号及生成测试信号的定时的帧处理器仿真器单元。
3.一种半导体测试系统，用于通过与参照周期同步地作用测试信号到受测试的半导体器件上，及比较受测试的半导体器件的结果输出与期望值来确定该半导体器件工作是否正确以测试半导体器件，该系统包括用于提供测试程序来规定包含要作用在受测试的半导体器件的预定接线端上的测试信号的波形在内的测试该半导体器件所必需的各种测试条件的装置；用于将测试程序转换成目标代码并解释该测试程度的编译器装置；用于以表格式存储表示半导体测试系统的硬件特征的数据以协助解释编译器装置中的测试程序，并响应硬件中的改变修改表格式数据的编译器接口装置；具有根据半导体测试系统的技术规格的数据表、用于将编译器装置所编译与解释的数据转换成硬件格式数据的库装置；用于提供硬件格式数据到数据总线上以便将数据传送给半导体测试系统的硬件中的寄存器的驱动器装置；以及仿真器，它接收来自驱动器装置的由所述库装置构成的数据，并将数据存储在指定的存储区中及根据存储在存储区中的数据仿真各所述硬件的规格与操作。
4.一种半导体测试系统，用于测试权利要求4中所定义的半导体器件，还包括具有根据硬件中的寄存器的物理规格的数据表的、用于将来自库装置的数据转换成要存储在寄存器中的格式的数据的驱动器库装置。
全文摘要
半导体测试系统中的仿真器,测试系统与参照周期同步地作用一测试信号在测试的半导体器件上及比较结果输出与期望数据来确定半导体器件工作是否正确。仿真器包括仿真测试系统各硬件单元的功能的仿真器单元、仿真待测试半导体器件的功能的器件仿真器、从仿真器单元取得执行测试程序必需的数据的数据采集部件、及根据取得的数据生成作用在器件仿真器上的测试信号及将结果信号与期望数据比较并将比较结果存储在其中的器件测试仿真器。
文档编号G06F11/26GK1195776SQ9810042
公开日1998年10月14日 申请日期1998年2月17日 优先权日1997年2月19日
发明者罗伯特·F·索尔, 福岛清, 矢元裕明 申请人:株式会社鼎新