1) 기본 용어 DUT 테스트 중인 반도체 장치를 보통 DUT(Device Under Test)라고 부릅니다. UUT(Unit Under Test)라고도 불립니다.※ DUT와 관련된 용어 Signal은 pin이라는 연결 지점을 통해 DUT로 전달되거나 DUT에서 전송됩니다. 디지털 디바이스에서 주로 볼 수 있는 pin 타입은 다음과 같습니다.
Signal pin입력, 출력, Tri-state, 양방향 pin을 가리킨다. (Power, Ground pin은 이 개념에 속하지 않는다.) signal 핀은 전원 핀과는 다른 구조를 가지고 있다.) Inputpin 외부 신호와 디바이스 내부 로직 사이에서 버퍼 역할을 하는 디바이스 pin이다.Inputpin은 인가되는 전압을 감지하여 로직 0 또는 로직 1을 디바이스 내부 로직으로 전송한다.Output pin 디바이스 내부 로직과 외부 환경 사이에서 버퍼 역할을 하는 디바이스 pin이다.outputpin은 로직 0 또는 로직 1을 정확하게 생성하기 위한 올바른 전압을 제공하며 IOL/IOH 전류도 공급한다.Three-State Output putpin으로 기능하며 Tri-state라고 불리는 고임피던스 상태로 전환하는 기능을 가진다. Bi-directional pin 입력, 출력, Tri-state 기능을 하는 디바이스 pin이다.Power pin 전원공급장치 또는 접지에 연결된 디바이스 pin이다. VDD 및 VCC는 전원 pin의 일반적인 예이다. VSS 및 Ground 는 전원 pin 으로 식별된다. Power pin은 Signal pin과 구조가 다르다.VCCTTL 디바이스에 전압을 공급하는 전원 pin이다.VDDMOS 디바이스에 전압을 공급하는 전원 pin이다.VSSDD 또는 VCC pin에 공급되는 전원의 반환 경로를 제공하는 전원 pin이다.Ground Signal pin이나 다른 전기적인 노드를 테스트 시스템의 기준 노드나 VSS에 접속할 때 사용하는 개념이다. 디바이스 상에 단 하나의 전원 공급 전압이 있는 경우 VSS를 통상 ground라고 부른다.
테스트 프로그램 반도체 테스트 프로그램의 목적은 DUT가 모든 설계 파라미터를 충족 여부를 확인하기 위해서 하드웨어를 제어하는 것이다.설계 파라미터에 대해서는 디바이스사 양서에서 상세히 정의되고 있다.테스트 프로그램은 통상 DC테스트, Function테스트, AC테스트처럼 다양한 부분으로 나뉜다.DC테스트는 전압 및 전류 파라미터를 검증한다.Function테스트는 디바이스의 다양한 논리 기능이 제대로 작동하는지 확인한다.AC테스트는 디바이스가 지정된 타이밍 제약 조건 내에 논리 연산을 실행할 수 있는지를 확인한다.테스트 프로그램은 시험 시스템의 하드웨어를 제어하고 각 테스트의 PASS/FAIL결과를 제공한다.테스트 결과가 PASS의 경우, 기기의 설계 사양을 충족시키고 있음을 의미한다.FAIL의 경우, 기기의 사양 안에서 동작하지 못하고 의도한 용도로 사용해서는 되지 않는 것을 의미한다.또 시험 프로그램은 디바이스를 성능 카테고리로 구분할 수도 있다.이를 binning이라고 부른다.150MHz에서 올바르게 동작하는 마이크로 프로세서는 최고의 부품 또는 bin으로 분류된다.100MHz에서 정상으로 동작하는 마이크로 프로세서는 150MHz보다 좋은 성능은 아니지만 버리고는 안 되프로세서이다.이를 bin2로 분류하고 150MHz디바이스가 아닌 다른 수요층에 판매할 수 있다.또 시험 프로그램은 핸들러 또는 웨이퍼 프로ー바ー 같은 외부 하드웨어를 제어해야 한다.테스트 결과를 정리 요약된 형식으로 제공해야 한다.테스트 결과는 시험 엔지니어에게 정보를 제공하면서 수율을 높이는데 도움이 된다.
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테스트 프로그램 반도체 테스트 프로그램의 목적은 DUT가 모든 설계 파라미터를 충족하는지 확인하기 위해 하드웨어를 제어하는 것이다. 설계 파라미터에 대해서는 디바이스 사양서에서 자세하게 정의되어 있다. 테스트 프로그램은 보통 DC테스트, Function테스트, AC테스트와 같이 다양한 부분으로 나뉜다. DC 테스트는 전압 및 전류 파라미터를 검증한다. Function 테스트는 디바이스의 다양한 논리 기능이 올바르게 작동하는지 확인한다. AC 테스트는 디바이스가 지정된 타이밍 제약 조건 내에 논리 연산을 수행할 수 있는지 여부를 확인한다. 테스트 프로그램은 테스트 시스템의 하드웨어를 제어하고 각 테스트의 PASS/FAIL 결과를 제공한다. 테스트 결과가 PASS일 경우 디바이스가 설계 사양을 충족하고 있음을 의미한다. FAIL의 경우 디바이스가 사양 내에서 동작하지 않고 의도한 용도로 사용해서는 안 된다는 것을 의미한다. 또한 테스트 프로그램은 디바이스를 성능 카테고리로 구분할 수도 있다. 이것을 binning이라고 부른다. 150MHz에서 올바르게 동작하는 마이크로프로세서는 최고의 부품 또는 bin으로 분류된다. 100MHz로 정상 작동하는 마이크로프로세서는 150MHz보다 나은 성능은 아니지만 버려서는 안 되는 프로세서다. 이를 bin2로 분류해 150MHz 디바이스가 아닌 다른 수요층에 판매할 수 있다. 또한 테스트 프로그램은 핸들러 또는 웨이퍼 프로버와 같은 외부 하드웨어를 제어할 수 있어야 한다. 테스트 결과를 정리하여 요약된 형식으로 제공할 수 있어야 한다. 테스트 결과는 테스트 엔지니어에게 정보를 제공하면서 수율을 높이는 데 도움이 된다.
3)PMU PMU(Precision Measurement Unit)는 정확한 DC측정하는 데 사용된다.전류를 인가해서 전압을 측정하거나 전압을 인가하고 전류를 측정할 수 있다.일부 검사 시스템에는 테스터의 모든 핀 채널에서 공유해야 하는 중앙 PMU가 한가지이다.기타 검사 시스템은 일반적으로 8개 또는 16가지이고 그룹에서 복수의 채널에 접속하는 2개 이상의 PMU을 갖고 있다.하이엔드 검사 시스템에는 최고 명당 PMU기능이 있고 모든 시험기 채널에 PMU가 있다.Force and Measurement mode ATE에서 force라는 용어는 검사 시스템에 의한 특정 전압 또는 전류 값을 의미한다.apply라는 단어가 force이라는 단어를 대체할 수 있다.PMU을 프로그래밍할 때 force기능은 전압 또는 전류에서 선택할 수 있다.전류가 인가된다고 측정 모드는 전압으로 설정되고 전압을 인가한다고 측정 모드는 전류에 설정된다.force기능을 사용할 때에는 인가하는 값을 설정해야 한다.Force and Sense Line PMU인가 전압 정확도를 높이려면 4-Wire시스템이 사용된다.4-Wire시스템은 2개의 force줄을 사용하고 전류를 전달하고 2개의 measurement줄을 사용하고 측정하고자 하는 지점의 전압을 모니터링한다.옴의 법칙은 전류가 저항을 통과할 때 전압이 생성된다는 것이다.모든 Wire에는 저항이 있으므로 force라인을 통과하는 전류에 의해서 DUT전압과 PMU인가 전압에 차이가 발생한다.별도로 2개의 sense wire를 사용하여 DUT의 전압을 측정하면 force라인을 타고 흐르는 전류에 의한 전압 강하는 오프셋을 발생시키지 않는다.force wire와 measurement wire가 함께 연결되는 지점을 kelvin connect point라고 부른다.Range Settings PMU foce range와 measurement range는 반드시 지정해야 한다.적절한 범위 선택은 테스트 결과가 보다 정확하게 되는 것을 보증한다.force range와 measurement range는 PMU에 제한적인 영향을 미칠 것을 알아야 한다.forcerange는 PMU의 최대 허용 가능한 범위를 결정하므로 만약 PMU가 5V를 인가하면 프로그래밍해서 forcerange는 2V로 하고 두면 결론은 2V가 인가된다.마찬가지로 1mArange을 선택한 경우 실제 전류의 흐름과 관계 없이 측정할 수 있는 최대 전류는 1mA이다.Clamp Settings의 대부분의 PMU는 시험 프로그램으로 설정 가능한 전압 및 전류 클램프가 있다.클램프는 시험 엔지니어, 테스트 하드웨어 및 DUT를 보호하려고 테스트 중에 PMU가 공급하는 전압 또는 전류량을 제한하는 회로이다.PMU을 force voltage모드로 사용하는 경우 시험 중에 흐르는 최대 전류를 제한하기 때문에 전류 클램프를 설정해야 한다.force voltage모드로 설정하면 PMU는 전압을 유지하는 데 필요한 만큼의 전류를 공급한다.DUT핀이 접지 또는 다른 supply와 단락 하면 강제적으로 전류를 증가시키고 해당 핀을 프로그래밍된 전압으로 하려고 시도한다.이 경우, 프로브 카드, 회로, pinelectronic요소, 인접 DUT등을 태울 정도의 매우 큰 전류가 흐를 가능성이 있다.PMU을 force current모드로 사용하는 경우 시험 중에 생성되는 최대 전압을 제한하도록 전압 클램프를 설정해야 한다.전류를 인가할 때 PMU는 출력단에서 전압을 증가시키고 프로그래밍된 전류치를 맞춘다.pin이 개방 회로의 경우 전압은 위험한 값으로 증가할 수 있다.Pin Electronics Pin electronic(Pin Card, PE, PEC, I/OCard로도 불린다)는 시험 시스템 리소스와 DUT사이의 인터페이스이다.DUT에 입력 신호를 제공하고 DUT에서 출력된 신호를 수신한다.시험 시스템마다 고유의 설계를 갖고 있지만 일반적으로 PE회로에는 다음과 같은 요소가 포함되어 있다.◆ 입력 신호를 제공하는 드라이버 회로 ◆ 드라이버 및 전류 부하를 켜고 끄고 I/O스위칭 회로 ◆ 출력 수준을 감지하기 위한 전압 비교기 회로 ◆ PMU접속 point◆ 프로그래밍 가능한 전류 부하 ◆ 고속 전류 측정을 가능하게 하는 추가 회로 ◆ pin별 PMUhttps://images.slidesplayer.org/40/11091750/slides/slide_31.jpg
Driver드라이버 회로는 검사 시스템의 고속 섹션에서 FDATA로 불리는 포맷된 신호를 수신한다.신호가 드라이버를 통과하면 RVS(Reference voltage supply)VTL/VIH기준이 포맷된 데이터에 적용된다.만약 FDATA가 드라이버에 로직 0으로 추진하도록 지시하면 드라이버는 VIL을 참조하고 구동한다.VIL(Voltage In Low)는 DUT회로에서 로직 0으로 인식되자 동시에 입력으로 적용 가능한 최대 보장 전압 값을 나타낸다.만약 FDATA가 드라이버에 논리 1에서 구동하도록 지시하면 드라이버는 VIH를 참조하고 구동한다.DUT회로에서 로직 1로 인식되자 동시에 입력으로 적용 가능한 최소 보장 전압 값을 나타낸다.시험기 채널이 입력에서 프로그래밍되면 F1 FET이 켜지는 운전자의 신호가 DUT에 알려지게 K1계주가 내린다.시험기 채널이 출력에서 프로그래밍되거나”don’t care”모드의 경우 F1 FET이 꺼져운전자 신호가 DUT에 전달되지 않습니다.F1 FET은 초고속 스위치로 사용되는 전계 효과 트랜지스터이다.시험 대상 장치에서 드라이버 회로를 차단한다.F1 FET는 I/O변환 중에 사용되며 이는 DUT시험이 시스템에서 데이터를 수신하는 것(데이터 읽기)와 검사 시스템에 데이터를 공급하기(데이터 글)을 번갈아 행하는 경우에 사용된다.입력과 출력의 양쪽이 같은 핀으로 열린다.시험기 채널이 입력에서 프로그래밍된 것이 아니라면, F1 FET이 끊어져서 운전자 신호가 시험 대상 장치에 도달할 수 없다.DUT과 운전자가 동시에 같은 채널로 전압을 인가하지 않도록 해야 한다.이를 I/O conflict또는 Bus contention으로 알려졌다.Current Load Dynamic load또는 Programmable Current load로도 불리는 Current load는 Function테스트 중에 DUT출력단에서 부하로서 동작하며 양산 전류와 그늘 전류를 공급하도록 프로그래밍할 수 있다.양의 전류는 시험 시스템에서 DUT에 흐르는, 마이너스의 전류는 DUT부터 시험 시스템에 흐른다.Dynamic load는 로직 1를 구동할 때 DUT출력이 sourcing해야 한다 전류량인 IOH(Current Out High)와 로직 0을 구동할 때 DUT출력이 sink 해야 한다 전류량인 IOL(Current Out Low)양쪽을 제공해야 한다.테스트 프로그램에서 IOL및 IOH전류치를 설정한 뒤에는 VRef전압을 사용하고 IOL및 IOH전류의 스위치 ing point를 설정한다.switching point는 IOH출력 전압과 IOL출력 전압이다.시험 대상 장치의 출력 전압이 VRef보다 작으면 IOL전류가 흐르고 VRef보다 크다고 IOH전류가 흐른다.current load는 Tri-state시험과 open-short test중에서도 사용된다.F2 FET은 고속 스위칭이라고 쓰이는 전계 효과 트랜지스터이다.F2 FET은 테스트 대상 장치에서 current load회로를 차단하고 I/O switching중에 사용된다.Voltage Comparator전압 비교기(Voltage Comparator)는 Function테스트 중에 시험 대상 장치의 출력 전압을 RVS에서 제공하는 기준 전압과 비교하는 데 사용된다.RVS는 유효한 논리 1(VOH)및 유효한 논리 0(VOL)에 대한 기준을 제공한다.DUT출력 전압이 VOL과 같거나 작으면 논리 0으로 인식된다.마찬가지로 DUT출력 전압이 VOH와 같거나 높으면 로직 1으로 인식한다.출력 전압이 VOL보다 크고 VOH보다 작으면 Tri-state차원 또는 bad output으로 간주된다.PMU Connection PMU가 장치 핀과 연결되자 K1계주가 먼저 열린 뒤 그 후 K2계주가 내린다.이러한 시퀀스는 Pin Electronic card의 I/O회로에서 PMU을 독립시킨다.High Speed Current Comparator의 일부 검사 시스템은 각 시험기 채널에 대한 PMU(perpin PMU)을 가진 대신 소량의 전류를 신속하게 측정하는 솔루션을 제공한다.전류 비교기(Current Comparator)는 고속의 누전을 측정하기 위해서 사용된다.K3릴레이는 전류 비교기를 시범 대상 핀에 접속한다.검사 시스템에 perpin PMU기능이 있으면 전류 비교기는 필요 없다.PPPMU일부 검사 시스템은 모든 핀으로 전압 또는 전류를 동시에 측정할 수 있는 PPPMU(Per Pin PMU)를 제공한다.PMU와 마찬가지로 PPPMU는 전류를 인가해서 전압을 측정하거나 전류를 측정할 수 있다.PPPMU는 일반적인 표준 PMU시스템에 비해서 모든 기능이 부족하다.
4)시험 엔지니어링 기본 룰의 대부분이 일반적인 경우, 다음 규칙이 적용된다.만약 다음 규칙을 의도적으로 깬다면 그 필요성과 결과에 대해서 확실히 이해할 수 있다.일부는 당연한 것처럼 보이는 규칙일 수 있지만, 테스트 하드웨어 구조에 따라서는 이를 깰 생각보다 쉽다는 것을 알아야 한다.◆ 입력 핀을 출력 핀처럼 Function테스트하지 않는다.입력 쫑긋 출력 핀을 구별하기 위한 마스크를 잘못 설정한 경우 이 작업이 수행하는 경우가 있다.입력핀은 Function테스트 중에는 PASS/FAIL결과를 직접 테스트하지 않음을 명심.신호는 입력 핀에 드는 걸로 시험되는 것은 출력 핀이다.◆ 시험기 핀 드라이버를 DUT의 출력 핀에 접속하지 않는다.이 경우 시험 시스템과 장치 핀의 양쪽이 동시에 드라이브하려는 전압 및 전류치에 도달한다.◆ 입력 핀을 플로팅 상태로 하지 않는다.입력 핀에는 항상 유효한 논리 0또는 1수준이 제공되어야 한다.CMOS입력을 플로팅시키는 것은 디바이스 래치 업(latch-up)을 발생시키고 SCR(Thyristor)효과가 발생한 과전류가 흐르고 디바이스가 파괴될 가능성이 있다.◆ 전압을 인가할 때에는 늘 전류 클램프를 설정하고 검사 시스템에서 제공하는 전류량을 제한해야 한다.◆ 전류를 인가할 때는 항상 전압 클램프를 설정하고 검사 시스템에서 제공하는 전압량을 제한해야 한다.◆ 장치 핀이 이미 접속되어 있는 경우는, 테스터로 인가되는 값의 범위를 변경해서는 안 된다.또 장치 핀에 연결된 상태에서 PMU의 전압/전류 인가 모드를 변경해서는 안 된다.https://www.youtube.com/watch?v=X6JOYEiRFEM&pp=ygUTMy4g7YWM7Iqk7Yq4IOqwnOyalA%3D%3D