专利名称：包括具有集成的独立测试器的传输通路的集成电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括射频信号传输通路的集成电路。还涉及用于这种集成电路的测试方法以及用于这种集成电路的测试器。
本发明特别应用于移动电话的传输部分。
背景技术：
移动电话的发射器包括具有无线电传输通路的集成电路，该无线电通路具有诸如功率或频谱纯度的各种特性。
为了在生产期间测试集成电路的功能，实践中公知地采用便于测试各种类型集成电路的集成电路测试器，通过RF接口将所述测试器连接于所述要被测试的电路。RF接口通常由印刷电路上的电原理图组成。具有接口的这种测试器被称之为ATE或“自动测试设备”，且由诸如Agilent的制造商制造，例如，称之为3070系列3的测试器。
关于这种测试器的第一个问题是，在这些电路的制造商所确定的环境中进行集成电路的预先质量评定测试，特别是在硅晶片上。这种在晶片上的预先质量评定测试的优点是废弃有缺陷的零部件的耗费比电路在其最终的应用环境中(电路封装在其包装中)花费的少。然而，再次在其最终环境下测试电路是至关重要的，因为需要识别在制造商环境中无错误运行的电路，而不再在客户环境下识别。不完善的测试工艺的情况会导致客户退货，这是必须避免的。
第二个问题是这种测试器的RF接口在使用和将来的维修方面非常复杂。事实上，这种接口必须能够捕获由外部测试电路发射的信号并且将其发送到测试器，测试其将会验证是否真正地发送射频信号(RF信号的功率修正、由于可容许的误差数量而理解所发送的信号，等等)。另一方面，RF接口不仅取决于用于构造其的元件和电路的位置，还取决于当执行测试时引起复杂化的诸如RF耦合或干扰的其它参数。
第三个问题源自具有RF测试容量的整个测试器由于其复杂性而昂贵的事实，尤其是由于测试器必须为多用途的事实，即，必须能够测试所有类型的集成射频的电路(例如，“GSM”、“蓝牙”、“UMTS”、“Zigbee”等)，这相当程度地限制了电路制造商中的测试器的材料和可用性，例如，由于成本的原因。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是提出一种包括含有射频的信号传输通路的集成电路以及这种集成电路的测试方法，它们都能解决上述问题。
为了该效果，本发明的第一个目的是提出一种包括含有射频的信号传输通路的集成电路和旨在测试所述集成电路的无线电特性的集成测试器。所述测试器包括第一装置，用于在第一频率下恢复由传输通路产生的部分信号，第二装置，用于将所述恢复的信号从第一频率转换到第二频率，放大器，用于在该第二频率下放大所述信号，和整流器，用于整流所述信号。
本发明的第二个目的是提出一种包括含有射频的信号传输通路的集成电路测试方法，所述方法旨在测试所述集成电路的无线电特性且不依赖于所述传输通路，所述方法包括下述步骤在第一频率下恢复由传输通路产生的部分信号，将所恢复的信号的第一频率转换为第二频率，在该第二频率下放大所述信号，和整流所述信号。
本发明的第三个目的是提出一种用于测试集成电路的传输通路的无线电特性的集成电路测试器，所述测试器旨在与所述集成电路集成在一起，且包括第一装置，用于在第一频率下恢复由传输通路产生的部分信号，第二装置，用于将所述恢复的信号从第一频率转换到第二频率，放大器，用于在该第二频率下放大所述信号，和整流器，用于整流所述信号。
因此，如下面进一步所论证的那样，测试器并入所述电路中，不再需要实现任何复杂的RF接口。对于电路制造商处和终端客户处，测试环境相同，因为在电路自身中内部测试无线电信号，且最后测试器可以为多重任务处理，换句话说，它可以同时测试几个电路。另外，测试器不依赖于要被测试的电路，因此测试高度可靠。
优选地，根据非限制性实施例，集成电路测试器还包括探测装置，用于探测由传输通路产生的信号的有效性。
优选地，根据非限制性实施例，集成电路测试器还包括滤波器，用于过滤所述信号的谐波。
优选地，根据非限制性实施例，第一频率为射频，而第二频率为低频。
优选地，根据非限制性实施例，测试方法还包括探测由传输通路产生的信号的有效性的步骤。
优选地，根据非限制性实施例，测试方法还包括过滤所述信号的谐波的步骤。
优选地，根据非限制性实施例，测试器还包括探测装置，用于探测由传输通路产生的信号的有效性。
优选地，根据非选择性实施例，测试器还包括用于过滤所述信号的谐波的滤波器。
参考附图中示出的实施例的实例来进一步描述本发明，然而本发明并不限于此。
图1是根据本发明的集成电路的传输通路和测试器的示例性说明，图2表示在图1的集成电路的传输通路的输出中提取的部分信号，图3表示在时域中，从图1的集成电路的传输通路的输出中提取的部分信号，图4是在转换到低频之前的图3的信号在频域中的示例性说明，图5是在转换到低频之后的图3的信号在时域中的示例性说明，图6表示在时域中的图5的信号，图7表示在负交变的整流之后图6的信号，和图8表示在滤波后图7的信号以及用于在测试时确定所传输的功率范围是否在两个最小与最大容许值之内的两个电平。
具体实施例方式
在下述说明中，将不描述本领域普通技术人员公知的功能或结构，因为这些功能或结构会不必要地妨碍本说明。
而且在下述说明中，所使用的术语RF表示射频。
本发明的说明书涉及在移动电话领域中使用的、更为具体地涉及集成在移动电话的发射机中的集成电路的实例。
在图1中描绘出这种集成电路IC。它包括将信号发送到诸如基站的接收机的传输通路TX。为了与基站正确地通信，传输通路TX必须具有根据包含所述集成电路IC的移动电话所使用的通信标准而限定的特定特性。因此，对于本领域技术人员公知的且在文献“BlueTooths epcification，vol.1，version 1.1，February 2001”描述的“蓝牙”标准，例如，传输通路TX必须向其用于类别3中的“蓝牙”标准的功率放大器PA提供0dBm(1mW)的输出功率。
为了确保在移动电话与基站之间的最佳通信，需要测试传输通路TX的所有特性，用于验证所述特性是否符合所使用的通信标准。
为此，发射机包括含有传输通路测试器TEST和传输通路TX的集成电路。值得注意的是，测试器TEST嵌入于天线输入/输出ANT_OUTPUT上的集成电路IC中。
在图2中示出集成电路IC。如所看见的，传输通路TX包括-功率放大器PA和-外部阻抗匹配网络，通常被称为OMN“输出匹配网络”。
测试器TEST包括-第一装置COUPL，用于在第一频率F0(高频或射频)下恢复由传输通路TX产生的RF信号的微弱部分，第二装置，用于将被恢复的所述RF信号从第一频率F0转换为第二频率F1(低频)，所述第二装置包括利用振荡器执行频率变化的混频器M，所述振荡器由锁相环PLL锁定，用于将混频器M调节到期望的频率，-增益放大器A，用于将所述信号放大到第二频率F2，-整流器R，用于整流所述信号，和-滤波器F，用于消除所述信号的谐波。
值得注意的是，第一装置COUPL优选为耦合器。可选择地可以为开关系统。
为了测试传输通路TX的特性，从由传输通路TX产生的模拟RF信号S1开始，测试器TEST产生低频，将其特性与参考特性V相比较。该比较使得能够验证功率电平是否正好在期望的范围内。
下面为有关传输通路TX的测试的详细说明。举一个要被测试的非限制性特性为例，让我们采用传输通路的功率特性，即我们将测试功率放大器PA是否传输具有正确功率的模拟信号S1。
传输通路TX产生模拟信号S1。在正常工作期间，即，当IC芯片在例如蓝牙型应用中工作时，将由传输通路TX产生的模拟信号S1发送到诸如基站的接收机。
值得注意的是，芯片的传输通路TX包括在功率放大器PA的输出处的输出匹配网络OMN，因为需要将IC芯片的输出阻抗与天线阻抗ANT相匹配，仅信号的可忽略部分被耦合器提取，以便被传输到测试电路TEST.
在测试模式中的操作期间，在第一步骤中，耦合器COUPL优选提取由传输通路TX产生的模拟信号的极微弱部分S1。例如，在其中所述模拟信号具有0dBm的功率的情况下，被提取的部分具有-30dBm的功率(小一千倍)。事实上，在IC芯片的正常操作中，模拟信号还经常地由测试器TEST提取。因此，通过仅提取一小部分，不必使所传输的模拟信号中断，因此不扰乱芯片的正常工作。当然，为了避免在芯片的正常工作期间由测试器TEST恢复所有或部分信号，还可以添加一组开关以分别在测试模式或工作模式下激活或去激活测试器TEST。然而，该方案存在缺点，因为耦合器COUPL引入了寄生元件。
图3中呈现出在时域中的耦合器COUP的输入处的信号S1，且在图4中示例性说明在其中使用的通信标准为“蓝牙”的情况下其频谱的实例。如在图4中所注意到的，频谱集中在2.45GHz的频率F0上，“蓝牙”标准的射频。
在第二步骤中，混频器M将所述信号S1的频率从2.45GHz降低到几MHz(第二频率F1，还被称之为中间频率)，如在图6中所示。因此，混频器M执行从高频到低频的转换。
在图5中呈现出由此变换的信号S1。具有低频信号S1的事实使得随后的测试更容易。
另一方面，在与由其推导出的模拟信号的比较中，减小了该信号的幅度。事实上，该情形是测试器仅恢复由传输通路TX产生的一部分模拟信号。在这种情况下，耦合器具有例如30dB的衰减，即，其仅恢复了源信号的1/1000th，这为了限制由于耦合器COUPL导致的损耗。
在第三步骤中，增益放大器A放大低频信号S1。事实上，假定源信号已经被相当程度地衰减，需要将其放大以便于随后正确地处理它。因此，增益放大器A具有例如60dB的增益，这相应于将所恢复的信号S1的功率乘以106。
在第四步骤中，整流器R能够从放大信号S1中获得其DC分量与PA的输出处的信号功率成比例的信号S2。如图7中所视，被放大的信号S2的所有负交变已被整流。
在第五步骤中，滤波器F消除了达到峰值的信号S2的谐波，并允许获得所述信号S1的平均值，如图8中所示。滤波器R为例如具有1MHz的切断频率的低通滤波器，它仅允许信号S1的DC分量通过，混频器被配置为1MHz。该平均值范围在最小电压Vmin与最大电压Vmax这两个值之间。因此，我们在测试器TEST的输出处拥有具有稳定功率(电压)的信号S2。
为了测试传输通路TX的功率特性，探测装置CMP根据在测试器TEST的输出处获得的信号来验证信号的有效性，例如，对于模拟传输的信号S1，该信号的功率是否正确。为此，在第一优选实施例中，探测装置CMP为比较器。然后比较器将具有两个值Vmin和Vmax，即最小和最大电压值的测试器的输出信号与信号S1的期望功率的参考值特性比较。
在第二实施例中，探测装置CMP为模数转换器ADC。该转换器将滤波之后获得的信号S3转换为数字信号S4。将该信号S4与具有最小和最大值的两个数字代码比较，表现出由传输通路传输的模拟RF信号的功率的特性。如果获得的数字信号S4范围在这两个代码之间，传输通路TX的功率可接受。在相反的情况下，测试电路被报告有缺陷。
例如在“蓝牙”中，传输通路TX必须具有0dB的输出功率。
在实践中，该功率保证了在移动电话和诸如基站的接收机之间的通信范围。
当然值得注意的是，可以测试传输通路TX的其他特性，诸如传输信号的频谱纯度。
因此，通过与所述芯片集成在一起的测试器来执行IC芯片的“自测试”，然而，测试器保持与芯片独立。这增加了+10至+15％的估计硅表面成本。然而，该额外的成本很大程度由下述方面来补偿由于稳定较快的信号的较短的测试时间；由于仅使用模拟/数字或数字测试器来取代RF测试器而显著减小的测试器成本，由于对几个集成电路的同时数据获取而进一步减小测试时间的多点测试器。
还值得注意的是，功率消耗大于没有测试器的集成电路。然而，该消耗不影响芯片的正常工作，因为在其正常工作期间不执行测试。因此，将测试器与芯片集成在一起在正常模式下不影响后者。
因此，本发明体现出大量优点，如下所述。
首先，集成电路制造商不再依赖于测试器的提供者、他们的递送订货至交货时间、他们的技术，因为具有根据本发明的测试器，其自身可以执行他的测试。
第二，根据本发明的测试器，虽然与要被测试的集成电路集成在一起，但是其独立于后者的传输通路，因为不是提供参考序列SEQ的所述通路。而且，所述测试器是真正独立于传输通路和任何其它通路的模块。因此，测试器可靠且不被截短，不像其中例如接收通路用于测试传输通路的方案那样，这从度量衡学的观点考虑是不利的。
此外，由于所述测试器是独立的，所以芯片的设计不必再重新检查。能够没有任何困难地将该测试器与任何芯片集成在一起，而这一行为不会浪费设计时间。“再利用”的理念促进了测试模块库的发展。
另一方面，测试器与要被测试的集成电路集成在一起的事实能够排除射频接口。这防止了RF信号的扰乱。而且，测试器不再通过这种接口与传输通路分离开，并因此被放置成离该通路仅几微米，与现有技术的几毫米相比，这很大程度地减小了扰乱。最后，不再具有任何RF接口的事实有助于最小化研发成本并获得较简化的测试器。
第三，在输出上具有可利用的模拟或数字信息这一事实使得芯片的分析更容易。因此，能更加容易地知道芯片是否可工作。
第四，由于RF信号在集成电路内部地产生，所以对于制造商处的测试和客户处的最终测试，使用相同的环境。这避免了由环境改变引起的错误，前一种测试在制造商处的晶片上进行，而后一种测试甚至在客户处的其封装中的芯片上测试。
第五，值得注意的是，能够同时并行地测试几个芯片，这确保了在测试速度方面的高性能。事实上，足以并行获得数字值并读取它们。RF测试领域情形的常规方案为单点，即，制造商每次仅能测试一个芯片，因为不知道如何并行地获取RF信号，且给定测试成本，需要具有不同的RF信号传输源以适应每一个要测试的集成电路。
第六，值得注意的是，测试器TEST的滤波器F在几微秒之后稳定。这具有在几微秒中执行测试手段的优点。事实上，在混频器M之后，例如存在几百万赫兹的低频，如我们先前在图6中所看到的，这相应于100纳秒的10个周期，且因此相应于几微秒的测量次数。
最后，值得注意的是，测试集成电路领域的专家不会倾向于将测试器与所述集成电路集成在一起，因为通常他接收所述集成电路，把其放置在印刷电路上，并准备用于将所述集成电路连接与所述印刷电路以执行测试的电缆。
另一方面，设计集成电路领域的专家不会倾向于将测试器与所述集成电路集成在一起，因为通常他主要关心地是设计消耗更少且功率更小的越来越小的集成电路，这与将测试器插入到集成电路中的理念相违背。
当然，本发明的范围不受所述实施例的限制，且在不脱离本发明的精神和范围内可以做出修改和变形。
当然，本发明不受移动电话领域的任何方式的限制，它可以延伸到其它领域，特别是使用包括传输通路的集成电路、必须执行测试的电路的那些，诸如有关电信的领域，例如像“蓝牙”、“GSM”、“UMTS”、“无绳和蜂窝电话”、“WLAN”等的标准。
本文本中的参考标记不必作为限制所述文本来解释。
动词“包括”和其结合不必理解为限制性方式，即不必将它们解释为不包括除在说明书中限定的那些之外的其它步骤或元件的存在，或不包括在所述动词之后和冠词“一”或“一个”之后列举的多个步骤或元件。
权利要求
1.一种集成电路(IC)，包括含有射频的信号传输通路(TX)和旨在测试所述集成电路的无线电特性的集成测试器(TEST)，所述测试器(TEST)包括-第一装置(COUPL)，用于在第一频率(F0)下恢复由传输通路(TX)产生的部分信号，-第二装置(M)，用于将所述恢复的信号从第一频率(F0)转换到第二频率(F1)，-放大器(A)，用于在该第二频率(F1)下放大所述信号，和-整流器(R)，用于整流所述信号。
2.如权利要求1中所述的集成电路(IC)，其特征在于测试器还包括探测装置(CMP/ADC)，用于探测由传输通路(TX)产生的信号的有效性。
3.如权利要求1中所述的集成电路(IC)，其特征在于测试器还包括用于过滤信号谐波的滤波器(F)。
4.如权利要求1中所述的集成电路(IC)，其特征在于第一频率(F0)为射频而第二频率(F1)为低频。
5.一种测试包括含有射频的信号传输通路(TX)的集成电路(IC)的方法，所述方法旨在测试所述集成电路的无线电特性且独立于所述传输通路，所述方法包括下述步骤-在第一频率(F0)下恢复由传输通路(TX)产生的部分信号，-将所恢复的信号的第一频率(F0)转换为第二频率(F1)，-在该第二频率(F1)下放大所述信号，和-整流所述信号。
6.如权利要求5所述的测试集成电路(IC)的方法，其特征在于它还进一步包括探测由传输通路(TX)产生的信号的有效性的步骤。
7.如权利要求5所述的测试集成电路(IC)的方法，其特征在于它包括滤所述信号谐波的步骤。
8.一种用于测试集成电路(IC)的传输通路(TX)的无线电特性的测试器(TEST)，所述测试器(TEST)旨在与所述集成电路(IC)集成在一起，且包括-第一装置(COUPL)，用于在第一频率(F0)下恢复由传输通路(TX)产生的部分信号，-第二装置(M)，用于将所述恢复的信号从第一频率(F0)转换到第二频率(F1)，-放大器(A)，用于在该第二频率(F1)下放大所述信号，和-整流器(R)，用于整流所述信号。
9.如权利要求8所述的测试器，其特征在于它还包括探测装置(CMP/ADC)，用于探测由传输通路(TX)产生的信号的有效性。
10.如权利要求8中所述的测试器，其特征在于它还包括用于过滤所述信号谐波的滤波器(F)。
11.一种发射机，包括含有如权利要求8至10中所述的测试器的集成电路(IC)。
全文摘要
本发明涉及包括含有射频的信号传输通路(TX)和内建测试器(TEST)的集成电路(IC)，所述测试器旨在测试所述集成电路(IC)的无线电特性，所述测试器(TEST)包括第一装置(COUPL)，用于在第一频率(F0)下恢复由传输通路(TX)产生的部分信号；第二装置(M)，用于将所述恢复的信号从第一频率(F0)转换到第二频率(F1)；放大器(A)，用于在该第二频率(F1)下放大所述信号；整流器(R)，用于整流所述信号。
文档编号G01R31/28GK1723641SQ200380105576
公开日2006年1月18日 申请日期2003年12月1日 优先权日2002年12月11日
发明者B·阿格努斯, Y·格拉塞特 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司