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半导体检定依赖灵活的激励信号技术详解
 
慧聪网   2006年2月7日8时43分   信息来源:慧聪教育装备网    

  应用指南

  半导体器件检定测试需要灵活的激励信号

  半导体遍布于各个领域。它们是当前通信系统和计算系统的基本构件,它们是消费电子产品和航空技术的基础,它们支持工业系统、环境控制等等。在本应用指南中,我们将考察称为信号源的测量仪器怎样帮助您精确地测试某些基本半导体设备的性能特点。本文适用于开发新型半导体设备的设计人员及在最终产品中应用这些半导体设备的工程师。

  什么是半导体器件检定测试?

  在一系列详尽的布局和建模流程后,新型半导体器件的“第一个硅”原型铸造完毕,但其是否能够实现预期的性能呢?累积内部容限和不能预见的电路单元之间的交互仍会影响设备的预计性能。因此,必须对设备进行测试,确定其是否满足基本设计规范。这一步称为设计检验或检定,它验证设计在功能上能够正常运行。

  第二个、也是更加完善的一套检定测试是确定设备的“发展空间”和工作余量。本应用指南将主要介绍检定,即测量设备的实际性能极限。一旦知道这些极限达到令人满意的水平,那么可以指定制造容限,确定成品率目标,印刷产品资料。相反,检定结果差则要求把设备发回设备部门,启动另一轮流程。检定测试在半导体设计流程中发挥着关键作用。

  从简单的模拟运算放大器到高速数字电信交换机或CPU,几乎每种新型半导体设计都要求检定测量。全面的测量体系同时涵盖了模拟参数和数字参数,其中可以包括模拟领域中的最大频率(Fmax)、门限电压、灵敏度、增益、转换速率和稳定时间;数字领域的建立时间/保持时间、畸变容限及抖动和偏移。

  检定测试程序中既可以包括称为极限测试的第三层测量,也可以作为单独的步骤。在极限测试中,设备要经受信号畸变、定时冲突、幅度错误、温度变化和其它极具挑战性的异常条件的测试,其目标是检测到可能会发生的问题,比如,一个输入缓冲器达到技术指标要求,但在输入瞬态峰值时会失效。如果预先了解这些条件,那么可以找到解决方案,防止成本高昂的召回工作。

  众所周知的复杂度和工作频率提高一直是半导体技术演进的一个重要因素。这给最终用户带来了巨大的好处,但也给试图检定测试新器件的设计人员或测试工程师带来了挑战。最重要的是,由于复杂性和速度不断增长,工程师必须找到能够全面满足被测设备需求、而又经济高效的测量解决方案。

  本文其余部分将专门介绍信号源在半导体测量应用中的使用。在相应的地方,我们将概括介绍示波器在测试中的作用。如需与示波器应用有关的更多信息,请访问网址www.tektronix.com,从Product Portfolio菜单中选择“Oscilloscopes”,然后在主要标题下点击“Find By Application”。

  信号源的基本描述

  什么是信号源?为什么需要信号源?

“信号源”一词涵盖了函数发生器、脉冲发生器、RF源、任意波形发生器等等。信号源通常用于各类测量应用中。一般来说,它提供了属性已知的受控信号。该信号对新设计的电路单元执行测试,其通常作为将要集成到设计中的器件的代用品。众所周知,对“激励”信号的响应则可以衡量电路的性能。

  为检定半导体,信号源必须能够提供各种波形,包括模拟波形和数字波形。结果,函数发生器已经成为检定实验室的必备仪器。这些经济的仪器可以选择一系列函数(基于数学算法的波形),包括正弦波、方波、脉冲波、三角波等等。

  任意波形发生器则要更加灵活,其称为“arb”或AWG。这种全功能工具可以复现任何想得到的波形,甚至模拟示波器采集的信号。数字取样是AWG的底层结构。

  第三种信号源结构弥补了函数发生器和AWG平台之间的空白。

 
 
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