集成电路测试是集成电路产业链的重要一环。在集成电路的片上测试中，需要对整个晶片进行测试。以Cascade Summit 12000半自动探针台为例，设计了由计算机、探针台、单片机实验箱和测试电路组成的简易自动测试平台。自动测试软件基于安捷伦IO库提供的程序实例开发，编程语言为based。最后对某公司的RFID晶圆进行了测试，结果表明系统运行良好，测试效率高。
随着移动通信和消费电子产品需求的不断增加，在国家政策对集成电路产业的重点支持下，集成电路迎来了发展的春天。
测试是集成电路产业链中的重要环节。设计阶段的测试一般用于验证设计的正确性或设计方案的改进。测试方法可以是片上测试或键合测试。如果集成电路已经切片，数量较少，可以选择片内测试或者键合测试；如果晶圆还没有切片，芯片数量多甚至是整片晶圆，就只能选择片上测试。片上测试离不开探针台，探针台可以通过探针直接从集成电路的焊盘输入/输出信号。
探针台分为手动、半自动和全自动。自动探针台可以自动加载对准胶片，打印测试数据，使用方便，测试效率高，但价格昂贵。本文以Cascade Summit 12000半自动探针台(以下简称Cascade探针台)为例，讨论了如何充分利用半自动探针台提供的编程接口来控制探针运动，测试整片晶圆上的所有集成电路。扩展后，该系统可作为多种测试仪器组成的自动测试平台的一部分。
级联探针台支持8英寸晶圆，定位精度为0.1微米，可以应对大多数测试场合。
1级联探针站通信模型
级联探针站提供四种操作模式：一种是安装在探针站专用计算机上的控制软件Nucleus，另外三种是用户编程界面。为了安全起见，探针站的专用计算机不允许安装其他无关软件，所以自行设计的控制软件只能安装在其他计算机上，通过RS 232或GPIB接口连接到探针站的专用计算机，通过探针站专用计算机上的命令接口和驱动程序连接到探针站。由于GPIB具有更快的数据传输速度和更强的功能，可以与各种仪器组成总线系统，形成自动测试平台，所以本文采用了GPIB接口。
2测试系统
探针站和探针站内的专用计算机是探针站购买的整体配置，计算机通过USB-GPIB转换卡与探针站内的专用计算机连接。晶片上集成电路单元(管芯)的焊盘通过探针和专用电缆连接到外部电源或测试设备。为待测集成电路的功能设计了专用测试电路。如果测试通过，输出TTL高电平，否则输出低电平。计算机通过RS 232和单片机
并控制单片机向测试电路发送测试指令。等待一段时间后，如果单片机接收到高电平信号，则判断测试通过，否则判断测试失败。在测试一个集成电路单元(管芯)之后，它自动
测试软件向探针台发送一系列指令，控制探针台移动到下一个芯片。
3编程方法
级联探针站支持三种指令：GPIB指令、Meta指令和SCPI指令。GPIB指令用于读取、设置和清除GPIB状态报告寄存器；元指令用于控制系统级功能，比如设置计算机是显示指令还是返回值；SCPI指令是控制指令的核心，
用于控制探针台的各种动作，如开启或关闭真空泵，触摸或分离探针，控制探针台的移动。
要通过GPIB控制级联探针台，您需要准备一根安捷伦USB-GPIB跳线并安装安捷伦IO库(安捷伦IOLibraries套件14.0)。安捷伦IO库提供了USB-GPIB跳线的驱动程序以及VB.NET、C#和C的编程示例。在编程示例中有许多操作GPIB的函数。用户可以根据自己的编程喜好找到合适的工程实例，并在此基础上进行修改。本文采用VB.NET作为编程语言。与GPIB操作相关的功能主要包括：
open GPIB:iod mm . io()=mgr . open(io address)。
关闭GPIB :ioDmm。IO.Close()
发送数据：iodmm.writing (cmd to send.text)
读取数据：Str=ioDmm。读取字符串
与自动测试相关的SCPI指令主要有(SCPI指令用冒号
开头，不能省略):
接触探针：mov:向下2
分离探针：mov:向上2
读取当前坐标：mov:prob:abs:die？
移动到一个坐标：mov:prob:abs:dieXY。
移动到下一个骰子：move: probeplan: next: die。
测试开始时，探针被编程为移动到最后一个芯片。
读取并记录坐标，然后移动到第一个模具，接触探针，测试，分离探针，移动到下一个模具，读取当前坐标，判断是否完成，如此形成循环。如果当前坐标是最后一个骰子的坐标
坐标，循环结束，测试结束；否则，继续测试。
4测试过程
级联探针台，作为一种比较复杂的精密仪器，在测试之前。
除了常规准备，还包括程序控制自动测试的步骤。自动测试的主要步骤如下：
(1)开机，打开Nucleus软件，初始化Nucleus；(2)装载晶片；
(3)校准晶片和芯片尺寸计算；
(4)制作晶片图，设置参考模具；
(5)将探针移至参考芯片，并设置接触/分离高度；(6)打开自动测试软件，设置GPIB端口地址，制作自测软件
动态测试软件的GPIB地址与Nucleus的地址相同。
其中制作晶圆图包含下列步骤：设定晶圆尺寸、晶粒尺寸及
间隙、移除晶片边缘上不完整的管芯以及选择测试顺序。如果没有自动测试整个晶片，步骤(3)和(5)可以
省略。
5测试结果
该自动测试系统为某公司测试RFID集成电路的晶圆。使用的设备包括：级联探针台、笔记本电脑、单片机实验箱、RFID读卡器。整个RFID晶片共有13 500个管芯，其中13 220个管芯通过测试，成品率为97.9%，表明集成电路的设计和试制是成功的。测试过程中，各种仪器设备和自动测试软件运行良好，探头无偏差。测试总共花了4.5小时
6摘要
级联半自动探针台的操作软件Nucleus对整片晶圆的集成电路单元测试无能为力。晶圆上有几千甚至几万个集成电路单元，用手直接用Nucleus测试几乎是不可能的。这时可以利用探针站提供的编程接口设计一个自动测试软件。探针台可以根据晶圆和集成电路单元的尺寸特征自动遍历晶圆上的所有集成电路单元并记录测试结果，大大提高了测试效率。
审计唐子红
标签：探针测试集成电路