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IC信号与电源引脚对比解析

时间:2025-07-02 22:13来源:FreyaW 半导体ATE测试 作者:ictest8_edit 点击:

 


在芯片设计与测试领域,信号引脚和电源引脚是最核心的引脚类型,它们承载着芯片功能实现与稳定运行的关键职责。深入理解各类引脚的功能特性及其在电路中的作用,不仅有助于我们高效设计测试硬件,规划测试项目,还能为测试程序的开发与调试提供监视的理论基础。当测试过程中出现异常时,清晰的引脚功能认知能帮助工程师快速定位问题根源,优化解决方案。本文将从引脚分类与功能开发,探讨其在芯片测试中的实际应用,本期为相关领域的从业者提供有价值的参考。

· DUT-(Device Under Test):被测件,又称UUT-(Unit Under Test).

· DUT 引脚定义

§ signal PIN-信号引脚,包含:Input 输入引脚,Output 输出引脚,Tri-State三态引脚,Bi-directional 双向引脚四类。

o Input Pin - 输入引脚: 外部向DUT 传递电信号的通道,输入引脚一般需要有较强的取电流能力,较小的漏电流,CMOS器件输入引脚悬空时可能导致振荡进而引起振铃损坏芯片,故CMOS 器件的输入引脚一般有上/下拉电阻来固定输入电平。

o OutPut Pin - 输出引脚:DUT 与外部环境之间的信号输出通道,输出引脚需要有较小的阻抗,合适的电流驱动能力。

o Tri-State Pin - 三态引脚:三态引脚是一种常见的输出引脚类型,可关闭DUT PIN 输出,此时输出通路属于高阻值(>1MΩ)状态。常见于需要进行总线共享的DUT PIN 脚。

o Bi-directional Pin 双向引脚:拥有输入功能,输出功能和高阻态的DUT管脚。

四大信号引脚类型电气参数与ATE 测试参数对比
特性分类 输入引脚 输出引脚 三态引脚 双向引脚
核心功能 信号接收 信号驱动 驱动/高阻隔离 分时双向传输
关键DC 参数 输入漏电流(IIL/IIH)
输入电压容限
驱动电流(IOH/IOL)输出电平(VOH/VOL) 高阻态漏电流(IOZ)状态切换电流 方向切换时间(TDIR)双向驱动能力
关键AC 参数 建立/保持时间(Tsetup/Thold)
输入电容(Cin)
上升/下降时间(Tr/Tf)传输延时(Tpd) 高阻态切换时间(tZ/tHiz)总线竞争电流 双向传输延迟冲突电流检测
ATE测试项目 漏电流测试(PMU)
输入电平阈值扫描
时序余量测试(Strobe 比较)
驱动电流测试(force Voltage/Measure Current)输出时序测试(Time Stamp)负载调整测试 高阻态阻抗测试(高压微电流测量)状态切换时序测试总线冲突检测 方向控制信号验证双向传输一致性测试冲突保护电路测试
测试硬件需求 高精度PMU(pA 级)时序发生器 大电流PMU(100mA+)高速比较器 高阻态检测电路多通道同步控制 双向负载板设计实时方向切换控制
典型失效模式 ESD 损坏
输入浮空导致振荡
过载烧毁时序违例 高阻态漏电超标总线冲突短路 方向切换失败双向冲突电流
设计保护措施 上拉/下拉电阻钳位二极管 电流限制电路热插拔控制 总线仲裁逻辑状态互锁 方向切换电路去抖冲突检测电路

· Power PIN-电源引脚, DUT 供电回路PIN,"电源"和"地"统称为Power PIN- 电源引脚,电源引脚和信号引脚有着不同的电路结构,故两者在测试时关注的电参数特性也不同。常见的电源引脚有如下四类:

§ VCC: TTL 器件的供电引脚

§ VDD: CMOS 器件的供电引脚

§ VSS:为VCC 或 VDD提供电流回路的引脚

§ GND: 地,与ATE地及大地相连,为信号引脚或其他电路节点提供参考0电位,单一供电器件常称VSS为GND

电源引脚电气参数与ATE 测试项目对比
引脚类型 定义 关键DC 参数 关键AC参数 ATE 测试项目 测试挑战与解决方案
VCC 模拟电路正电源 工作电流(Icc)耐压值(±10%Vnom) 电源纹波(<50mVVpp)PSRR(>60dB) IDDQ静态功耗测试OV/UV过压/欠压保护测试 纹波测量需屏蔽外部噪声使用低电感探针
VDD 数字电路正电源 IDDQ动态电流短路电流保护阈值 瞬态响应时间(<1us)同步开关噪声(SSN) IDDQ测试电源序列测试 多电源域需分时上电采用电流钳位检测瞬态峰值
VSS 模拟电路负电源/参考地 接地阻抗(<10mΩ)回流路径连续性 地弹噪声(<100mV) 接地连续性测试(四线法)跨导抗干扰测试 避免测试板地环路干扰使用Kelvin 连接法
GND 数字参考地 直流压降(<5mV)ESD 泄放路径阻抗 高频阻抗(1GHz 下<1Ω) 地网络阻抗测试ESD泄放测试 需区分数字/模拟地测试使用TDR 测量阻抗

信号引脚与电源引脚作为芯片的核心组成部分,其功能特性直接关系到芯片的性能表现与测试效率。通过系统梳理各类引脚的功能及其在测试中的关键作用,我们能够更精准地设计测试硬件、制定测试策略,并高效完成测试程序的开发与调试工作。同时,结合测试过程中的异常现象,深入分析引脚层面的潜在问题,可以显著提升调试效率,缩短产品开发周期。希望本文的探讨能为芯片测试领域的同行带来启发,推动测试技术的进一步优化与创新。
 
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