TEST PARAMETRICI E FUNZIONALI SU MEMORIE SDRAM VIDEO

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"L’adozione di un ambiente di programmazione dotato di interfaccia grafica quale LabVIEW ha consentito di elevare notevolmente il livello delle performance del sistema e delle capacità di reporting."

- Tonino Giagnacovo, LTG ELETTRONICA

The Challenge:
Aggiornare una macchina ATE tipo HP81810S mediante un nuovo software di gestione/interfaccia per portarlo a testare le caratteristiche elettriche e funzionali di memorie SDRAM video ad alta capacità.

The Solution:
L’utilizzo dell’ambiente di sviluppo NI LabVIEW ha permesso di aggiornare in tempi brevi il sistema ATE, facilitando la messa a punto degli algoritmi e la produzione della documentazione di test.

Author(s):
Tonino Giagnacovo - LTG ELETTRONICA
Enrico Petritoli - LTG ELETTRONICA
Marco Vona - LTG ELETTRONICA

Articolo
Su incarico di un nostro cliente, si è presentata la necessità di dover eseguire una serie di prove per effettuare l’up-screening (elevazione del livello di qualità/affidabilità) di un lotto di memorie SDRAM video da 4 Mbit. La procedura prevede la verifica delle caratteristiche elettriche critiche (solo quelle che abbiamo ritenuto significative, ovvero più soggette a possibile degrado) prima e dopo ogni prova ambientale, per poter scartare i componenti rivelatisi guasti ma ,soprattutto, per misurare lo scostamento delle varie caratteristiche elettriche dalle condizioni iniziali, via via che le prove ambientali vengono superate.

Dopo aver valutato la possibilità di acquistare o noleggiare una macchina ATE di ultima generazione, sulla base di considerazioni puramente economiche, si è deciso di ricondizionare un nostro sistema HP81810S creando ad hoc un’interfaccia apposita con software NI LabVIEW che procedesse alla misurazione delle grandezze elettriche.

Lo HP81810S (Figura 1) è composto da una serie di apparati montati su rack, e da una test head modello HP15425A dotata di 84 pods.
Il rack contiene i seguenti apparati:
- HP4141B, Source/Monitor Unit (SMU) a 4 canali per test parametrici DC
-Data Analyzer HP8182A per la cattura dei pattern in uscita dal DUT e relative misure in AC
-Pattern Generator HP8180A per le misure parametriche in AC
- Un alimentatore HP6624A a più uscite che supplisce alle richieste di potenza sia del DUT che degli accessori

Una scheda proprietaria, da noi progettata e realizzata mediante un processore da 10 Mips (Microchip 18F4620) affianca il pattern generator HP8180A. Questo costituisce nell’insieme l’Algorithmic Pattern Generator (APG) e viene controllato a sua volta dalla scheda USB-6221. Infine l’interfaccia GPIB-USB-HS collega il bus HPIB all’interno del rack con il computer di controllo.

Il programma di test procede  con i seguenti passi:

  1. test di contatto, circuito aperto, corto, leakage – eseguito con lo HP4141B
  2. test funzionale – eseguito con il MATS++ e il MARCH X mediante scheda APG
  3. test parametrico in DC – eseguito con lo HP4141B e lo HP8182A mediante algoritmo MOVI
  4. test parametrico in AC – eseguito con lo HP8180A mediante algoritmo MOVI.

Questa sequenza è ben visibile nel pannello di controllo software (Figura 2). Ogni bottone ne indica l’esecuzione di una specifica sequenza di test. Inoltre i passi possono essere eseguiti in modo completamente automatico secondo l’ordine indicato. L’accensione di colore verde indica l’esito positivo del test, il rosso indica il test fallito. Qualora si renda necessario, è possibile ripetere manualmente ogni singolo test.

Il test di contatto (a) viene eseguito attivando i diodi di protezione all’interno del dispositivo. Inviando su ciascun pin una corrente di circa 100 uA viene misurata la tensione di giunzione. In seguito, dopo aver predisposto il dispositivo in alta impedenza, si procede a misurare l’isolamento su ciascun pin (correnti di leakage). Queste misure vengono eseguite dalla SMU tipo HP4141B.

Per l’implementazione del test funzionale (b) si è scelto un algoritmo tipo MATS++ (Modified Algorithmic Test Sequence) - Nair, 1979 (complessità 6n). Altri tipi di algoritmi di test (MSCAN, GALPAT, WALPAT) richiedono un numero ben maggiore di iterazioni in quanto non lineari.

Le cause di avaria in una memoria sono state modellate secondo i seguenti schemi:

  • SAF (Stuck-at-fault) – il valore logico di una cella di memoria non cambia stato: rimane a 0 o 1
  • TF (Transition Faults) – cella di memoria che non esegue una transizione da 0->1 o 1->0
  • CF (Coupling Faults) – cella di memoria che cambia di valore quando viene scritta una cella contigua
  • AF (Address decoding fault) – mancato accesso a un gruppo di celle, celle di memoria accessibili da più indirizzi, celle attivate da più indirizzi simultaneamente.

L’algoritmo MATS++ consiste nei seguenti passi:

  1. scrivi 0 in tutte le celle
  2. leggi zero incrementando gli indirizzi, e quindi scrivi 1
  3. leggi 1 decrementando gli indirizzi, quindi scrivi 0 e leggi 0 sulla stessa locazione  

L’algoritmo rileva completamente gli errori dovuti a SAF, AF, TF, e tutte le possibili occorrenze di CF qualora si adotti la variante MARCH X.

Un altro interessante algoritmo è stato da noi sviluppato al fine di misurare le tensioni Vol e Voh del dispositivo (Figura 3), utilizzando le caratteristiche dal Data Analyzer HP8182A. L’apparato consente di programmare due soglie di tensione. L'algoritmo, di tipo SAR, parte dai valori di specifica del datasheet e, dopo aver applicato un carico standard TTL, verifica la presenza del pattern di dati in uscita (mediante una variante dell’algoritmo MOVI). Si procede quindi a modificare il valore delle soglie di tensione mediante approssimazioni successive e, al verificarsi di una condizione di errore, l’ultimo valore di soglia impostato indica (entro un margine di tolleranza impostabile) la soglia di tensione d’uscita. 

Infine, per le misure parametriche in AC si è adottato di nuovo l’algoritmo MOVI. Scrivendo due opportuni valori diversi su 2 celle opposte, mediante shift dei segnali RAS, CAS rispetto il bus di indirizzi, si verificano i tempi di Address Setup e Address Hold. Per queste misure si è utilizzato il pattern generator HP8180A che ha la capacità di variare i segnali in uscita (pattern) con risoluzione di 100 ps.

In conclusione, l’adozione di un ambiente di programmazione dotato di interfaccia grafica quale LabVIEW ha consentito di elevare notevolmente il livello delle performance del sistema e delle capacità di reporting.

Author Information:
Tonino Giagnacovo
LTG ELETTRONICA

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