Стенд измерительный для больших и сверхбольших интегральных схем V93000 Pin Scale 1600/ATH

Назначение

Стенд измерительный для больших и сверхбольших интегральных схем V93000 Pin Scale 1600/ATH (далее - стенд) предназначен для контроля и измерения вольт-амперных параметров сверхбольших интегральных схем (СБИС) на пластине и в корпусе.

Описание

Принцип работы стенда основан на методах функционального и параметрического контроля.

Для проведения функционального контроля на измеряемую микросхему подается входной набор сигналов, при этом выходной набор сигналов от объекта контроля сравнивается с ожидаемым набором сигналов. Формирование входного набора сигналов производится генератором тестовой последовательности или алгоритмическим генератором тестов и драйверами универсальных измерительных каналов в соответствии с заранее определенной программой контроля. Выходной набор сигналов от объекта контроля преобразуется компараторами универсальных измерительных каналов в цифровой код, и производится его сравнение с ожидаемыми данными, с отображением результатов контроля.

Для проведения параметрического контроля используются источники-измерители и измерительные источники питания, при этом на объект подается заданное значение постоянного напряжения (силы тока) и измеряется соответствующее значение силы постоянного тока (напряжения).

Методы параметрического и функционального контроля реализуются с помощью программы, создаваемой пользователем для каждого тестируемого объекта. Создание и вызов программы контроля производятся средствами специализированного пакета программного обеспечения, входящего в комплект поставки.

В режиме функционального контроля каждый из измерительных каналов выполняет измерения параметров СБИС в определенной тестовой последовательности. Максимальная частота смены векторов тестовой последовательности 533 Мбит/с может быть повышена до 1600 Мбит/с путем задания на минимальную длительность вектора 2,5 нс до 8 временных меток, формирующих до 4 выходных импульсов драйвера канала, и до 8 временных меток, формирующих 8 стробирующих импульсов компараторов канала. Максимальная длина тестовой последовательности составляет 112 Мбайт векторов в линейном режиме. Во всем диапазоне частот каждый канал может быть сконфигурирован в режимы: формирование тестовой последовательности, контроль ожидаемых состояний, двунаправленный режим. В двунаправленном режиме каждый канал может переключаться из режима формирования воздействий в режим контроля и обратно в любых векторах тестовой последовательности. Для формирования тестовой последовательности в виде импульсов с регулируемыми параметрами на входе объекта контроля используется драйвер канала.

Параметры тестовой последовательности по амплитуде, положению фронтов и спадов выходных импульсов на оси времени внутри вектора тестовой последовательности задаются независимо по каждому каналу. Амплитуда импульса определяется значениями напряжения двух уровней драйвера: верхним уровнем и нижним уровнем. Положения фронтов и спадов импульса определяется временными метками, общим количеством до 8.

Для контроля ожидаемых состояний в виде последовательности импульсов используются компараторы. Параметры компараторов (верхний и нижний уровни напряжения, время контроля) задаются независимо по каждому каналу. Временные интервалы контроля уровней напряжения определяются метками (общим количеством до 8), формирующими стробирующие импульсы компаратора.

Для формирования токов положительной и отрицательной полярности на выходах объекта контроля используется активная нагрузка канала. Параметры активной нагрузки по силе тока, уровням напряжения переключения полярности тока и режимы работы задаются независимо по каждому каналу. При работе в динамическом режиме активная нагрузка автоматически отключается при переходе канала в режим формирования тестовой последовательности и включается в режиме контроля. В статическом режиме активная нагрузка включена постоянно. Динамический режим применяется для каналов, сконфигурированных в двунаправленный режим. Статический режим применяется только для каналов, сконфигурированных в режим контроля.

В режиме параметрических измерений используется источник-измеритель PMU или прецизионный источник-измеритель HPPMU в режиме воспроизведения напряжения и измерения силы тока или в режиме воспроизведения силы тока и измерения напряжения. Параметры источника-измерителя задаются независимо по каждому каналу.

Для формирования требуемых параметров питания объектов предназначены измерительные источники питания DCS DPS128 (E8023CSH).

Стенд выполнен в виде измерительного головного блока, имеющего вариант исполнения АТН (A-test head), манипулятора, вспомогательной стойки, установки водяного охлаждения и управляющей ПЭВМ. На верхнюю панель измерительного головного блока устанавливаются измерительная оснастка с объектом контроля или переходное устройство сопряжения с зондовой установкой.

В состав измерительного головного блока входят следующие основные части:

- универсальные 128-ми канальные измерительные платы PS1600, количество до 8 шт., всего до 1024 универсальных измерительных каналов (каждый канал включает: драйвер, два компаратора, активную нагрузку, память векторов, средства управления тестовой последовательностью, источник-измеритель PMU; на каналах 1, 17, 33, 49, 65, 81, 97 и 113 имеются широкодиапазонный драйвер и два широкодиапазонных компаратора; также для каждых 16 каналов имеется общий аналого-цифровой преобразователь BADC с большим входным сопротивлением, предназначенный для точного измерения напряжения);

- одноканальная плата прецизионного источника-измерителя напряжения и силы тока HPPMU, количество 1 шт.;

- 64-х канальные платы измерительных источников питания DCS DPS128 (E8023CSH), количество до 8 шт.

Общий вид стенда представлен на рисунке 1. В конструкции измерительного головного блока отсутствуют элементы подстройки и регулировки на панелях блока. Для ограничения несанкционированного доступа к внутренним частям и элементам производится пломбировка путем нанесения защитного стикера на лицевой панели измерительного головного блока. Знак утверждения типа и знак поверки наносятся на лицевую панель измерительного головного блока в виде самоклеющихся этикеток.

Заводской (серийный) номер в формате 10-ти символов, первые два из которых - буквы «MY», а остальные - арабские цифры, указан на заводской самоклеющейся этикетке, помещенной на задней панели измерительного головного блока. Фрагмент задней панели головного блока с этикеткой показан на рисунке 2.

место пломбирования (стикер)

место размещения знака утверждения типа и знака поверки

Рисунок 1 - Общий вид стенда

Рисунок 2 - Фрагмент задней панели измерительного головного блока с этикеткой

Программное обеспечение

Программное обеспечение, установленное на управляющую ПЭВМ, выполняет функции создания и редактирования параметров функционального и параметрического контроля, обработки и документирования измерительной информации.

Уровень защиты от непреднамеренных и преднамеренных изменений - «низкий» по рекомендации Р 50.2.077-2014.

Идентификационные данные программного обеспечения приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Идентификационные данные программного обеспечения

Технические характеристики

Метрологические и основные технические характеристики стенда представлены в таблицах 2, 3.

Таблица 2 - Метрологические характеристики

таблицы 2

Пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения и измерения постоянного напряжения Ли источника-измерителя PMU определяются по формуле

Ли = ±(U + PR),

где I - сила тока нагрузки, мА; R = 1 Ом;

U0 = 3 мВ для воспроизведения напряжения;

U0 = 2 мВ для измерения напряжения от 0 до +3,3 В;

U0 = 4 мВ для измерения напряжения от -2,0 до 0 и от +3,3 до +6,5 В

Верхние пределы диапазонов воспроизведения и измерения силы тока источником-измерителем PMU (суммарная сила тока каналов платы PS 1600 не более 1,6 А)

2; 10; 100 мкА; 1; 40 мА

Разрешение воспроизведения и измерения силы тока источником-измерителем PMU

на пределе 2 мкА на пределе 10 мкА на пределе 100 мкА на пределе 1 мА на пределе 40 мА

1_нА...................

5 нА

50 нА 0,5 мкА 20 мкА

Пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения и измерения силы постоянного тока AI источником-измерителем PMU определяются по формуле

Л I = ±(5-1Q-3-I + I0),

в таблице ниже:

где I - сила тока, мкА; значения

Диапазон измерения напряжения АЦП BADC, В в стандартном режиме

от -3,0 до +8,0 от -6,0 до +13,4 100

75

150.

______в широкодиапазонном режиме____________

Входное сопротивление АЦП BADC, МОм, не менее Разрешение АЦП BADC, мкВ в стандартном режиме в широкодиапазонном режиме

Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения постоянного напряжения АЦП

BADC, мВ...............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

в стандартном режиме

±1

±10.

в широкодиапазонном режиме

Диапазон воспроизведения и измерения напряжения прецизионным источником-измерителем

HPPMU, В..............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

при подключении через плату PS1600

от -1,5 до +6 от -5 до +8 250

______при подключении через разъем UTILITY pogo block Разрешение по напряжению HPPMU, мкВ

Пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения и измерения силы постоянного тока источником-измерителем HPPMU определяются по формуле

AI = ±(1-10’3-I + Io),

где I - сила тока, мкА; значения Io приведены в таблице ниже:

Продолжение таблицы 2_______________________________________________________

1                                                      |                     2

Пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения силы постоянного тока AI одним каналом DCS DPS128 определяются по формуле

AI = ±(2-10’3-I + Io),

где I - сила тока, мкА; значения Io приведены в таблице ниже:

Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения силы постоянного тока AI одним каналом DCS DPS128 определяются по формуле

AI = ±( Ао4О-3<[ + Io),

где I - сила тока, мкА; значения Ао и Io приведены в таблице ниже:

Продолжение таблицы 2_______________________________________________________

1                                                      |                      2

Пределы допускаемой абсолютной погрешности ограничения силы тока одним каналом DCS

DPS128 определяются значениями AI1, AI2, приведенными в таблице ниже:

Пределы допускаемой абсолютной погрешности воспроизведения силы постоянного тока AI группы объединенных каналов DCS DPS128 в диапазоне от (n-0,2) до (n-1) А определяются по формуле

AI = ±(2-10-3-I + n-fc),

где I - сила тока, мА; Io = 3 мА; n - количество объединённых в группу каналов

Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения силы постоянного тока AI группы объединенных каналов DCS DPS128 определяются по формуле

AI = ±(b10"3-I + n •Io),

где I - сила тока, мА; Io = 1 мА; n - количество объединённых в группу каналов

Пределы допускаемой абсолютной погрешности ограничения силы тока группы объединенных каналов DCS DPS128 в диапазоне от (n-0,2) до (n-1) А, где n - количество объединённых в группу каналов, определяются значениями

AI1 = -3-10—2-Т

AI2 = +5-10—2-Т,

где I - сила тока, мА

Таблица 3 - Основные технические характеристики

Знак утверждения типа

наносится на лицевую панель корпуса измерительного головного блока в виде наклейки и на титульный лист руководства по эксплуатации типографским способом.

Комплектность

приведена в таблице 4.

Таблица 4 - Комплектность стенда

Сведения о методах измерений

приведены в разделе 3 «Методики (методы) измерений электрических параметров и функционального контроля» руководства по эксплуатации.

Нормативные документы

Приказ Росстандарта от 30 декабря 2019 г. № 3457 «Государственная поверочная схема для средств измерений постоянного электрического напряжения и электродвижущей силы»;

Приказ Росстандарта от 1 октября 2018 г. № 2091 «Государственная поверочная схема для средств измерений силы постоянного электрического тока в диапазоне от 1^10-16 до 100 А»;

Приказ Росстандарта от 31 июля 2018 г. № 1621 «Государственная поверочная схема для средств измерений времени и частоты».