【方案】Memory及其controller芯片整体测试方案(上)

2019-07-11 KEYSIGHT
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如果你最近想买手机,没准儿你一看价格会被吓到手机什么时候偷偷涨价啦!其实对于手机涨价,手机制造商也是有苦难言,其中一个显著的原因是存储器芯片价格的上涨。


存储器memory的江湖地位


存储器memory,是电子设备的基础核心部件之一,全球memory市场规模约700亿美元,在全球3352亿美元的集成电路产业中,占据23%的份额。


随着今年存储器价格的飙涨,各大memory厂商赚得盆满钵满,甚至把memory称为印钞机也丝毫不为过。与此同时,存储器在真金白银的交换中,也充分证明了自己在电子信息产业江湖中的地位。


存储器的分类


存储介质的形式有很多种,从穿孔纸卡、磁鼓、磁芯、磁带、磁盘,到半导体DRAM内存,以及SD卡,固态硬盘、SSD、闪存等各种存储介质。


存储器大致可以分为掉电易失性(VolatileMemory)和非掉电易失性(Non-volatilememory)。



目前全球存储器市场最大的集中在DRAMNANDFlashNORFlash三大类。这三类存储器,主要用在哪里呢?以手机举例--


DRAM

4GB就是内存部分,DRAM,用来存放当前正在执行的数据和程序,例如屏幕前的你正在刷的微信;


NANDFLASH

64GB就是闪存部分,NANDFLASH,用来存放长期信息,例如各位宝宝的美颜美照,你的聊天记录,还有其他……当然了,也正是因为我们存的东西越来越多,二维空间已经无法存放这么多的信息,生生逼着NAND走向了三维空间,也就是3DNAND。


▲3DNAND的构造就像一个摩天大楼


此外,一些新型的存储器也在研究的过程中,例如磁阻式RAM(MRAM--ST-MRAM、STT-MRAM)、电阻式RAM(ReRAM),PRAM、FeRAM等。



了解了Memory的庞大家族,和主要成员之后,我们回到老本行,来研究一下memory的测试方法。按照Memory的设计制造workingflow及其辅助电路,测试环节大致分为以下几个部分:

Celllevel--designandmodeling单元设计、评估及建模

Waferlevel-acceptancetest代工厂晶圆级自动化测试

Chiplevel--Protocolvalidation芯片级协议分析

ControllerIC-Interfacemeasurement控制芯片接口测试

Modulelevel以SSD为例



接下来我们分上、下两篇分别讲解这5个部分的详细测试方法和测试方案


第一部分


TypicalCellevaluationofNVM-flashmemory


当前主流的NVM由于读写速度快,测试序列复杂,因此在测试时需要


Highpulsequality高质量的脉冲

Complexwaveformgeneration复杂的信号生成

Higherthroughput高吞吐率


典型的memorycell测试主要分为3部分:


1、Write/Erasepulsewidthdependency

2、Endurancetest

3、Disturbtest


1

Write/Erasepulsewidthdependency

流程如下



问题1-a)脉冲波形失真

根据以上测试流程,首先我们的工程师编写程序写进一个理想脉冲。




然而由于传输线的多重反射及电感效应,实际测试脉冲已经引入了失真:



问题1-b)复杂的时序图生成

时钟的同步、延时、脉宽、上升下降沿,都是要考虑的因素



2

EnduranceTest的流程如下



问题2-a)超长疲劳测试时间



Issue2-b)还是波形产生的问题,在疲劳测试中需要为memorycell注入多电压信号脉冲,以测试memory的性能



3

Disturbtest



Issue3-a)测试设备的灵活性,例如:在两个cell上同时加压,一个为工作单元,一个为干扰单元

Issue3-b)要求比较高的电压加速degradation(e.g.>40VforNAND)


总结以上部分,可得在存储器单元主要三种功能测试中,主要的测试挑战如下



面对如此错综复杂的考量,正确的方法,是使用KEYSIGHTHV-SPGUmoduleinB1500A(HighVoltageSemiconductorPulseGeneratorUnit),这是基于Keysight半导体参数分析仪(也就是Tracer)B1500A的高压脉冲产生单元,它可以产生±40V的电压脉冲,用于memorycell的disturbtest。



从正面面板,可以看到这一个可配置于B1500A的模块,每个模块有两个channel,也就是说对于5插槽的B1500A,最高可以配置10个channel。


除了高压、通道数之外,我们接下来来了解一下它在复杂波形生成、超高脉冲精度、以及测试软件等方面的能力,看它是如何在方方面面满足memorycell测试的全部要求。


看精度


如此好的精度,带来的直接好处,就是脉冲建立时,overshoot和振铃都非常小,来看几种电压和建立时间的组合:


▲Ttransient=20ns;Vamp=10V


▲Ttransient=20ns;Vamp=20V


▲Ttransient=30ns;Vamp=40V


看测试场景



33种测试场景,贴心内置


看速度:


Estimatedtesttime

foronemillioncycleendurancetest



20倍加速,再也不用等待那么长的时间。




第二部分

On-wafermassiveparametrictestformemory



《【方案】Memory及其controller芯片整体测试方案(下)》

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  • Keil Lv7. 资深专家 2019-12-27
    好东西学习下
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