半導體自動測試設備的時間量測模塊及方法
2023-05-31 11:32:11
半導體自動測試設備的時間量測模塊及方法
【專利摘要】本發明是關於一種半導體自動測試設備的時間量測模塊及方法，時間量測模塊包含多個時間量測單元，時間量測模塊的量測方法是該些時間量測單元接收一參考時脈與一重置訊號，而該些時間量測單元分別包含：一同步電路用以依據參考時脈與重置訊號產生一工作時脈與一致能訊號；一參考計數器電性連接於同步電路，參考計數器用以依據致能訊號開始計數，並依據工作時脈產生一參考計數訊號；以及一量測電路電性連接於同步電路與參考計數器，量測電路用以接收一外部待測訊號，並依據參考計數訊號處理外部待測訊號的時序。
【專利說明】半導體自動測試設備的時間量測模塊及方法
【技術領域】
[0001]本發明是有關於一種時間量測模塊及方法，其尤指一種半導體自動測試設備的時間量測模塊及方法。
【背景技術】
[0002]在現今半導體領域中，集成電路組件必須經過多種電氣測試，以確定其功能特性。其中一項電氣測試就是測量組件的時序，要進行這項測試，必須使用時間測量單元(Time Measurement Unit，TMU)。由於半導體產業中測試的複雜度日益增加，且集成電路(integrated circuit, IC)設計工程師希望保證他們所設計的集成電路在速度和響應上能滿足設計要求，因此大多數自動測試設備在出售時，均內含了時間測量單元。無論測試設備是用於測試模擬集成電路、數字集成電路或混合訊號集成電路，都必須使用時間測量單元。
[0003]時間量測單元在半導體自動測試設備(ATE)中是常見的量測單元，負責測量兩個事件(event)發生之間的間隔時間或計算事件發生的個數，通常用於量測信號的時脈/周期、傳輸延遲、建立/保持時間(setup/hold time)、上升時間(rise time)、下降時間(falltime)及工作周期(duty cycle)…等等。
而在半導體測試設備中通常會擁有多個通道(channels)的時間量測單元，用來比較不同測試通道之間相互關係的時間差異，因為需要比較不同測試通道間的差異，各測試通道必需取得相同的計數值，數據在比對時才有意義，也因此在不同測試通道之間，時間量測單元的同步架構就是個重要的議題。
【發明內容】
[0004] 本發明目的之一，在於提供一種半導體自動測試設備的時間量測模塊及方法，其藉由在每一時間量測單元中設置同步電路，以同步每一時間量測單元時序的基準。
[0005]本發明目的之二，在於提供一種半導體自動測試設備的時間量測模塊及方法，其藉由在量測待測物前同步重置該些時間量測單元，以同步每一時間量測單元時序的基準。
[0006]為了達到上述所指稱的各目的與功效，本發明揭示了一種半導體自動測試設備的時間量測模塊，時間量測模塊包含多個時間量測單元，該些時間量測單元接收一參考頻率與一重置訊號，而該些時間量測單元分別包含:一同步電路，用以依據參考頻率與重置訊號產生一工作頻率與一致能訊號；一參考計數器，電性連接於同步電路，參考計數器用以依據致能訊號開始計數，並依據工作頻率產生一參考計數訊號；以及一量測電路，電性連接於同步電路與參考計數器，量測電路用以接收一外部待測訊號，並依據參考計數訊號處理外部待測訊號的時序。
本發明更揭示了一種半導體自動測試設備的時間量測方法，其步驟包含:提供一參考頻率與一重置訊號至多個時間量測單元；依據該參考頻率與該重置訊號同步產生一工作頻率與一致能訊號；以及依據該致能訊號開始計數，並依據該工作頻率產生一參考計數訊號；以及擷取一外部待測訊號，並依據該參考計數訊號處理該外部待測訊號的時序。實施本發明產生的有益效果是:本發明的半導體自動測試設備的時間量測模塊包含多個時間量測單元，該些時間量測單元分別包含一同步電路、一參考計數器與一量測電路，其量測方法藉由在量測待測物前同步重置該些時間量測單元，並藉由該些同步電路以同時致能該些參考計數器，使該些時間量測單元時序的基準皆相同，以達到同步該些時間量測單元的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1:其為本發明的半導體自動測試設備的方塊圖；
[0008]圖2:其為本發明的第一實施例的時間量測單元的方塊圖；
[0009]圖3:其為本發明的第一實施例的時間量測單元的時序圖；
[0010]圖4:其為本發明的第一實施例的時間量測單元擷取外部待測訊號的時序圖；
[0011]圖5:其為本發明的第一實施例的時間量測模塊的方塊圖；
[0012]圖6:其為本發明的第一實施例的時間量測模塊的時序圖；
[0013]圖7:其為本發明的第二實施例的時間量測模塊的時序圖；以及
[0014]圖8:其為本發明的半導體自動測試設備的時間量測方法的流程圖。
【圖號對照說明】
[0015]
10半導體自動測試設備101 系統控制單元
1011 時序控制單元1013 數據處理單元
1015 數據傳輸接口20主機
30待測物CHi 測試通道
CH2 測試通道CHn 測試通道
CAP_1 擷取單元CAP_n 擷取單元
CCU_1 通道控制單元CCU_2 通道控制單元
CCU_n 通道控制單元CD_1 擷取訊號
CD_n 擷取訊號CE致能訊號
CE_1 致能訊號CE_n 致能訊號
DS_1 外部待測訊號DS_n 外部待測訊號
DT延遲時間10P_1 輸入輸出接口
10P.2 輸入輸出接口Ι0Ρ_η 輸入輸出接口
L0G_1 邏輯單元L0G_n 邏輯單元
MC_1 量測電路MC_n 量測電路
PLL 鎖相迴路PLL_1 鎖相迴路
PLL_n 鎖相迴路PLC 致能計數器
PLC_1 致能計數器PLC_n 致能計數器
PLT_1 鎖相時間PLT_n 鎖相時間
RC_1 參考計數器RC_n 參考計數器
RFS_1 參考計數訊號RFS_n 參考計數訊號
RFC 參考時脈RFR 重置訊號SC擷取時脈SC_1擷取時脈
SC_n擷取時脈SYC 同步電路
SYC_1同步電路SYC_n 同步電路
TMU_1時間量測單元TMU_2時間量測單元
TMU_n時間量測單元WC工作時脈
WC_1工作時脈WC_n工作時脈
【具體實施方式】
為了使本發明的結構特徵及所達成的功效有更進一步的了解與認識，特用較佳的實施例及配合詳細的說明，說明如下:
[0016]請參閱圖1，其為本發明的半導體自動測試設備的方塊圖。如圖所示，本發明的半導體自動測試設備10包含一統控制單元101與多個測試通道CHp CH2-CHntj系統控制單元101包含一時序控制單元1011、一數據處理單元1013與一數據傳輸接口 1015，而該些測試通道CH1XH2~CHn分別包含一通道控制單元CCU_l、CCU_2-CCU_n、一時間量測單元TMU_1、TMU_2-TMU_n與一輸入輸出接口 10P_1、10P_2_10P_n。系統控制單元101透過數據傳輸接口 1015而連接一主機20，系統控制單元101的時序控制單元1011用以依據主機20所下的指令而控制該些通道控制單元CCU_1、CCU_2-CCU_n,以分別使該些通道控制單元CCU_1、CCU_2-CCU_n提供用以致能該些時間量測單元TMU_1、TMU_2_TMU_n的參考時脈與重置訊號，以使該些時間量測單元TMU_l、TMU_2-TMU_n透過該些輸入輸出接口 10P_1、10P_2_10P_η分別量測待測物30產生的多個外部待測訊號DS_1、DS_2-DS_n的時序。數據處理單元1013則用以處理該些測試通道CHp CH2-CHn所量測到的數據後，透過數據傳輸接口 1015傳送至主機20。
[0017]基於上述，該些時間量測單元TMU_1、TMU_2-TMU_n用以量測待測物30產生的該些外部待測訊號DS_1、DS_2-DS_n的時序，例如測量兩個事件發生之間的間隔時間或計算事件發生的個數，如待測物30的時脈/周期、傳輸延遲、建立/保持時間、上升時間、下降時間及工作周期等，並將所量測到的時序傳送至主機20，主機20則比較不同測試通道間的時序，以得知不同測試通道間的差異。因此，不同測試通道的時間量測單元TMU_1、TMU_2-TMU_η在時序的基準上必須要同步，否則所量測到不同測試通道間的差異則會不準確。
[0018] 請一併參閱圖2，其為本發明的第一實施例的時間量測單元的方塊圖。由於時間量測模塊的該些時間量測單元TMU_1、TMU_2-TMU_n的架構、原理相同，所以在此僅以時間量測單元TMU_1做說明。如圖所示，時間量測單元TMU_1包含一同步電路SYC_1、一參考計數器RC_1以及一量測電路MC_1。同步電路SYC_1接收通道控制單元CCU_1輸出的一參考時脈RFC與一重置訊號RFR，並依據參考時脈RFC與重置訊號RFR產生一工作時脈WC_1、一致能訊號CE_1與一擷取時脈SC_1。參考計數器RC_1電性連接於同步電路SYC_1，並用以依據致能訊號CE_1而開始對工作時脈WC_1進行計數，以產生一參考計數訊號RFS_1，參考計數訊號RFS_1對應工作時脈WC_1。量測電路MC_1電性連接於同步電路SYC_1與參考計數器RC_1，量測電路MC_1依據工作時脈WC_1運作，並用以接收經由輸入輸出接口 10P_1輸出的外部待測訊號DS_1，以依據參考計數訊號RFS_1記錄外部待測訊號DS_1的時序。
[0019]此外，同步電路SYC_1包含一鎖相迴路PLL_1與一致能計數器PLC_1。鎖相迴路PLL_1用以依據參考時脈RFC的相位產生工作時脈WC_1，且鎖相迴路PLL_1更依據參考時脈RFC而產生擷取時脈SC_1，其中擷取時脈SC_1的時脈大於工作時脈WC_1的時脈。致能計數器PLC_1用以依據重置訊號RFR開始進行計數參考時脈RFC，並計數一延遲時間後產生致能訊號CE_1。下面會針對致能計數器PLC_1為何計數一延遲時間後產生致能訊號CE_1進行說明，於此就不先說明。
[0020]量測電路MC_1包含一擷取單元CAP_1與一邏輯單元L0G_1。擷取單元CAP_1依據工作時脈WC_1運作，並用以依據截取時脈SC_1擷取外部待測訊號DS_1，而產生一擷取訊號CD_1。邏輯單元L0G_1電性連接於擷取單元CAP_1與參考計數器RC_1，並依據工作時脈WC_1運作，且以參考計數訊號RFS_1為時序的基準記錄擷取訊號CD_1的時序，並將記錄的數據經由數據傳輸接口 1015傳送至主機20。
[0021]請一併參閱圖3，其為本發明的第一實施例的時間量測單元的時序圖。如圖所示，於起始時間時致能計數器PLC_1、鎖相迴路PLL_1、參考計數器RC_1、邏輯單元L0G_1與擷取單元CAP_1皆依據重置訊號RFR而進行重置。重置完後，致能計數器PLC_1開始對參考時脈RFC進行計數，並經一延遲時間DT後產生致能訊號CE_1。同時鎖相迴路PLL_1對參考時脈RFC進行鎖相，並經過一鎖相時間PLT_1後產生工作時脈WC_1。當參考計數器RC_1接收到致能訊號CE_1與工作時脈WC_1後，依據致能訊號CE_1而開始對工作時脈WC_1進行計數，以產生參考計數訊號RFS_1。
[0022]此外，請一併參閱圖4，其為本發明的第一實施例的時間量測單元擷取外部待測訊號的時序圖。如圖所示，經重置訊號RFR重置後,鎖相迴路PLL_1更依據參考時脈RFC產生時脈高於工作時脈WC_1的截取時脈SC_1，當擷取單元CAP_1接收到工作時脈WC_1與截取時脈SC_1後，擷取單元CAP_1開始運作，並依據截取時脈SC_1擷取外部待測訊號DS_1，當外部待測訊號DS_1有上升或下降變化時，則擷取單元CAP_1依據截取時脈SC_1而產生對應發生變化時間的擷取訊號CD_1。而當邏輯單元L0G_1接收到工作時脈WC_1與參考計數訊號RFS_1時，邏輯單元L0G_1開始運作，並以參考計數訊號RFS_1作為時序的基準，記錄外部待測訊號DS_1發生變化的時序，並將所記錄的數據傳送至主機20。
[0023]請一併參閱圖5、圖6,圖5為本發明的第一實施例的時間量測模塊的方塊圖，圖6為本發明的第一實施例的時間量測模塊的時序圖。如圖所示，在此僅以時間量測單元TMU_1與TMU_n作代表說明各通道時間量測單元TMU_l-TMU_n的同步方式，而由於時間量測單元TMU_n的架構與時間量測單元TMU_1相同，所以在此不再贅述。
[0024]如圖所示，該些時間量測單元TMU_l_TMU_n透過各測試通道的該些通道控制單元CCU_l-CCU_n接收相同的參考時脈RFC與重置訊號RFR，但由於每一鎖相迴路PLL_l_PLL_n的鎖相時間PLT_l-PLT_n會有差異，所以該些鎖相迴路PLL_l_PLL_n接收到參考時脈RFC後產生工作時脈WC_l-WC_n的時間亦會不同，因此本發明將每一致能計數器PLC_1-PLC_η皆設定為計數相同的延遲時間DT，並將此延遲時間DT設定等於或大於該些鎖相迴路PLL_l-PLL_n中最長的鎖相時間。
[0025]換句話說，本發明的該些致能計數器PLC_l_PLC_n必定會在該些鎖相迴路PLL_l-PLL_n皆產生工作時脈WC_l_WC_n與擷取時脈SC_n後，才產生致能訊號CE_1_CE_η,使該些參考計數器RC_l-RC_n分別同時依據工作時脈WC_l_WC_n產生相同時序的參考計數訊號RFS_l-RFS_n，並使擷取單元CAP_l_CAP_n分別同時依據工作時脈WC_1_WC_η與擷取時脈SC_l-SC_n擷取外部待測訊號DS_l_DS_n，且輸出擷取訊號CD_l_CD_n至邏輯單元LOG_l-LOG_n，則邏輯單元LOG_l_LOG_n分別同時依據相同時序的參考計數訊號RFS_l-RFS_n作為時序的基準記錄外部待測序號DS_l_DS_n發生變化的時間，並將所記錄的數據傳送至主機20，以達到該些時間量測單元TMU_l-TMU_n皆同步的目的。
[0026]此外，請參閱圖7，其為本發明的第二實施例的時間量測模塊的方塊圖。本實施例與第一實施例的差異在於，將該些時間量測單元TMU_ 1-TMU_n中的該些同步電路SYC_l-SYC_n移除，且該些時間量測單元TMU_l-TMU_n共享同一個同步電路，而其餘電路架構、原理皆相同於第一實施例，因此不再贅述。
[0027]如圖所示，本實施例的時間量測模塊包含一同步電路SYC，同步電路SYC包含一鎖相迴路PLL與一致能計數器PLC。鎖相迴路PLL用於提供一擷取時脈SC至該些擷取單元CAP_l-CAP_n，與提供一工作時脈WC至該些參考計數器RC_l_RC_n、該些邏輯單元L0G_l-L0G_n與該些擷取單元CAP_l_CAP_n。致能計數器PLC用於提供一致能訊號CE至該些參考計數器RC_l-RC_n。
[0028]基於上述，由於該些時間量測單元TMU_l_TMU_n共享同一個同步電路SYC，並接收同一個工作時脈WC、擷取時脈SC與致能訊號CE，因此亦可達到同步的功效，而電路的工作原理相同於第一實施例，所以不再贅述。
[0029]請一併參閱圖8，其為本發明的半導體自動測試設備的時間量測方法的流程圖。如圖所示，首先，執行步驟S10，提供參考訊號RFC與重置訊號RFR至多個時間量測單元TMU_l-TMU_n。接著執行步驟S20，該些同步電路SYC_l_SYC_n依據重置訊號RFR開始對參考訊號RFC進行計數一延遲時間DT後，產生致能訊號CE_l-CE_n，並鎖定參考訊號RFC的相位以產生工作時脈WC_l-WC_n與擷取時脈SC_l-SC_n。
[0030]接著執行步驟S30，該些參考計數器RC_l-RC_n依據致能訊號CE_l_CE_n開始對工作時脈WC_l-WC_n進行計數，以產生對應工作時脈WC_l-WC_n的參考計數訊號RFS_1_RFS_η。接著執行步驟S40，量測電路MC_l-MC_n依據工作時脈WC_l_WC_n而運作，並依據擷取時脈SC_l-SC_n擷取外部待測訊號DS_l-DS_n，而產生擷取訊號CD_l_CD_n，且以參考計數訊號RFS_l-RFS_n作為時序的基準記錄擷取訊號CD_l_CD_n的時序，並將所記錄的數據傳送至主機20，換句話說，量測電路MC_l-MC_n依據工作時脈WC_l_WC_n運作，並以依據參考計數訊號RFS_l-RFS_n記錄外部待測訊號DS_l_DS_n的時序。
[0031]基於上述，本發明藉由在量測待測物前同步傳送重置訊號RFR至該些時間量測單元TMU_l-TMU_n，以重置該些時間量測單元TMU_l_TMU_n，並該些同步電路SYC_l_SYC_n依據重置訊號RFR同時對參考訊號RFC進行計數，以同步每一時間量測單元(TMU_l-TMU_n)的時序的基準。
[0032]綜上所述，本發明的半導體自動測試設備的時間量測模塊包含多個時間量測單元，該些時間量測單元分別包含一同步電路、一參考計數器與一量測電路，其量測方法藉由在量測待測物前同步重置該些時間量測單元，並藉由該些同步電路以同時致能該些參考計數器，使該些時間量測單元時序的基準皆相同，以達到同步該些時間量測單元的目的。
上文僅為本發明的較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施的範圍，凡依本發明權利要求範圍所述的形狀、構造、特徵及精神所為的均等變化與修飾，均應包括於本發明的權利要求範圍內。
【權利要求】
1.一種半導體自動測試設備的時間量測模塊，其特徵在於，該時間量測模塊包含多個時間量測單元，該些時間量測單元接收一參考時脈與一重置訊號，而該些時間量測單元分別包含: 一同步電路，用以依據該參考時脈與該重置訊號產生一工作時脈與一致能訊號； 一參考計數器，電性連接於該同步電路，該參考計數器用以依據該致能訊號開始計數，並依據該工作時脈產生一參考計數訊號；以及 一量測電路，電性連接於該同步電路與該參考計數器，該量測電路用以接收一外部待測訊號，並依據該參考計數訊號處理該外部待測訊號的時序。
2.如權利要求1所述的時間量測模塊，其特徵在於，其中該同步電路包含: 一鎖相迴路，用以依據該參考時脈的相位產生該工作時脈；以及 一致能計數器，用以依據該重置訊號開始計數，並依據該參考時脈而計數一延遲時間後產生該致能訊號。
3.如權利要求2所述的時間量測模塊，其特徵在於，其中該延遲時間等於或大於該鎖相迴路的一鎖相時間。
4.如權利要求1所述的時間量測模塊，其特徵在於，其中該量測電路包含: 一擷取單元，用以依據一截取時脈與該工作時脈擷取該外部待測訊號，而產生一擷取訊號；以及 一邏輯單元，電性連接於該擷取單元，該邏輯單元用以依據該參考計數訊號處理該擷取訊號的時序。
5.如權利要求4所述的時間量測模塊，其特徵在於，其中該同步電路依據該參考時脈產生該擷取時脈，且該擷取時脈的時脈大於該工作時脈的時脈。
6.一種半導體自動測試設備的時間量測方法，其特徵在於，其步驟包含: 提供一參考時脈與一重置訊號至多個時間量測單元； 依據該參考時脈與該重置訊號同步產生一工作時脈與一致能訊號；以及 依據該致能訊號開始計數，並依據該工作時脈產生一參考計數訊號；以及擷取一外部待測訊號，並依據該參考計數訊號處理該外部待測訊號的時序。
7.如權利要求6所述的時間量測方法，其特徵在於，其中於依據該參考時脈與該重置訊號產生一工作時脈與一致能訊號的步驟中包含: 鎖定該參考時脈的相位而產生該工作時脈；以及 依據該重置訊號開始計數，並依據該參考時脈而計數一延遲時間後產生該致能訊號。
8.如權利要求7所述的時間量測方法，其特徵在於，其中該延遲時間等於或大於鎖定該參考時脈的相位的一鎖相時間。
9.如權利要求6所述的時間量測方法，其特徵在於，其中每一該時間量測單元擷取該外部待測訊號，而產生一擷取訊號，並依據該工作時脈運作，且依據該參考計數訊號而處理該擷取訊號的時序。
10.如權利要求9所述的時間量測方法，其特徵在於，更包含: 產生一擷取時脈並提供至每一該時間量測單元，以依據該擷取時脈擷取該外部待測訊號，而產生該擷取訊號。
【文檔編號】G01R31/26GK104076263SQ201310116571
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年3月28日 優先權日:2013年3月28日
【發明者】朱慶華, 林士聞 申請人:致茂電子(蘇州)有限公司