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基于ATE的千级数量管脚FPGA多芯片同测技术

电子技术应用

秦立君，余永涛，罗军，李军求，庞水全

工业和信息化部电子第五研究所

摘要： 随着超大规模FPGA芯片技术发展，芯片管脚数量提升到1 000以上，如何实现超大规模多引脚FPGA芯片高效测试成为ATE在线测试难点。针对一款千级数量管脚超大规模的FPGA芯片，基于FPGA的可编程特性，采用多芯片有效pin功能并行测试和单芯片全pin电性能参数测试相结合的方法进行ATE测试，实现了千级数量管脚FPGA芯片的4芯片同测，测试效率提升3倍多。

關鍵詞： 现场可编程门阵列自动化测试系统多芯片同测功能测试

中圖分類號：TN47 文獻標志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.234780
中文引用格式： 秦立君，余永濤，羅軍，等. 基于ATE的千級數量管腳FPGA多芯片同測技術[J]. 電子技術應用，2024，50(7)：51-54.
英文引用格式： Qin Lijun，Yu Yongtao，Luo Jun，et al. Research on multi-chip simultaneous testing method for field programmable gate arrays[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(7)：51-54.

Research on multi-chip simultaneous testing method for field programmable gate arrays

Qin Lijun，Yu Yongtao，Luo Jun，Li Junqiu，Pang Shuiquan

The Fifth Electronics Research Institute of Ministry of Industry and Information Technology

Abstract： With the development of ultra-large scale FPGA chip technology, the number of chip pins has increased to over 1 000. How to achieve efficient testing of ultra-large scale multi-pin FPGA chips has become a challenge for ATE online testing. For a large-scale FPGA chip with thousands of pins, based on the programmable characteristics of FPGA, ATE testing was carried out using a combination of multi-chip effective pin function parallel testing and single chip full pin electrical performance parameter testing, achieving 4-chip simultaneous testing of thousands of pin FPGA chips, and improving testing efficiency by more than three times.

Key words : field programmable gate array；auto test equipment；multi-chip simultaneous testing；pattern testing

引言

現場可編程門陣列（Field Programmable Gate Array，FPGA）具有邏輯密度高、可重復配置、在線編程等優點[1]。伴隨半導體制造工藝技術的不斷進步，FPGA向著高速、大容量、高密度、多功能的方向快速發展，內部資源規模達到千萬門級甚至億門級，芯片管腳數量從幾百提升到1 000 pin以上。

芯片測試是保證FPGA產品質量的重要途徑，隨著FPGA芯片集成規模不斷增大，芯片管腳數量越來越多[2]。同時隨著國產FPGA芯片市場規模和應用需求的增加，單一型號量產規模已達到幾萬到幾十萬片，芯片量產測試需求量激增，對FPGA的高效快速測試提出了需求[3-4]。

基于自動化測試系統(Auto Test Equipment，ATE)的多芯片同測技術是實現高效快速測試的有效手段，目前，王曄等提出一種片上系統（System on Chip，SoC）的并行測試方法，對SoC芯片并行測試技術進行了研究[5]；劉媛媛、陳真等對基于ATE的微控制單元（Microcontroller Unit，MCU）芯片并行測試技術開展了研究分析[6-8]；唐彩彬等設計了8site電源芯片的測試電路外圍，實現了對晶圓進行8Die并行測試[9]。但以上研究的技術不適用于FPGA的測試，主要由于目前大規模先進FPGA芯片管腳數達到1 000 pin以上，芯片的測試需求量大，而現有集成電路ATE測試機臺通道數一般不超過2 000。ATE測試系統由于測試通道資源的限制，對于千級數量管腳的FPGA芯片，現有ATE測試機臺只能進行單芯片測試。因此，對于大規模千級數量管腳FPGA芯片，存在芯片測試時間長、測試成本高和測試效率低的問題，嚴重影響量產芯片的規模測試[10]。

本文針對千級數量管腳超大規模的FPGA芯片，提出了一種FPGA單芯片全 pin 測試和4 芯片有效pin 同測的方法，基于FPGA的可編程特性，形成了基于ATE的千級數量管腳FPGA多芯片同測技術。

本文詳細內容請下載：

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作者信息：

秦立君，余永濤，羅軍，李軍求，龐水全

（工業和信息化部電子第五研究所，廣東廣州510610）

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