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测试概述
开短路测试（Open-Short）
开尔文四线接法
测试概述
IC测试（集成电路测试）是指通过特定方法和工具对集成电路（Integrated Circuit）的功能、性能、可靠性等进行验证的过程。其目的是确保芯片在设计和制造阶段符合预期规格，并能在实际应用中稳定工作。
通过光刻、蚀刻等工艺，可以将电路刻在晶圆上，每个晶圆可以做非常多的chips，之后对晶圆进行切割、封装，就变成了日常生活中常见的芯片。
有必要对晶圆上的电路进行测试，称为CP测试，CP测试（Chip Probing）是晶圆级的测试，在芯片切割封装前进行，通过探针接触晶圆上的焊盘检测芯片的电性能和功能。
封装时的应力可能会改变电参数，所以封装后也需对产品进行测试，称为FT测试，对成品芯片进行全面的功能和性能验证。
CP测试主要用于筛选出晶圆上的不良芯片，避免不良品进入封装环节，降低成本。FT测试确保封装后的芯片符合最终产品规格，验证封装过程是否引入缺陷。CP测试需要探针台和晶圆级测试机，测试环境需严格控制温湿度。FT测试使用自动化测试设备（ATE）和测试插座，兼容封装后的引脚布局。CP测试通常覆盖基本功能和关键参数，测试项目相对较少。FT测试包含更全面的功能、性能、可靠性测试，如时序、功耗、高温老化等。CP测试成本较高，因晶圆级测试设备昂贵且测试时间较长。FT测试效率更高，可并行测试多颗芯片，但封装成本已投入。
抽象地，测试就是对IC激励一个信号，然后观察响应是否符合预期值，因为工艺的问题，IC不可能做到参数完全一致，所以这个预期值通常是一个范围，依据是否在这个limit内，给出pass/fail的结果。
想要给IC这样一个激励，并且将响应正确地引出来，第一步就是验证IC和测试设备有没有正确的电气连接以及IC的引脚之间有没有短路，这也是所有IC测试的第一个测试项，称为开短路测试（Open-Short）
开短路测试（Open-Short）
这里对PMU做一个说明：它的全称是：Precision Measurement Unit（精确测量单元），本质上是一个V/I源和一个高精度的电压表。它集激励、测量功能于一体。
为了防止ESD击穿pin脚，大部分IC的pin脚上会连接两个二极管，一个接到电源正极，一个接到电源负极（上图所示），静电会沿着这个通路泄放而不打坏器件。因此，在O/S测试时，通常会利用这两个二极管来进行测试，一般地，会让PMU拉出/灌入几百uA的电流，二极管导通时会有一个约0.7V的压降，通过测量这个压降，就可以观察到IC和测试设备有没有正确的电气连接。
如果器件的pin脚上因为一些原因没有二极管结构（比如需要高频输出的pin，二极管的寄生电容会影响输出，不宜采用这种结构），此时需要根据具体的内部结构，选择合适的测量方案。
在测试中，当然希望测试越快越好，最快的方法当然是并行测试所有的pin，目前的测试机完全可以做到这一点。但如果IC上有pin-to-pin之间的短路，并行测试检测不出这个故障。
串行地测试每个pin可以解决这个问题，如上图它需要将除测试pin外所有pin都接地，再单独地拉出/灌入电流，无疑会延长测试时间。
一个折中地方法是双轮法，将pin脚编号，第一次测试奇数pin，偶数pin置地，第二次测试偶数pin，奇数pin置0。平衡短的测试时间与高的测试精确性之间的矛盾，是TE不可避免的一项工作。
Egale平台的示例代码如下：
//方法一
RESULTS_STR PIN_1_OS [NUM_SITES]
//Force all pin to 0V
apu12set(OS_APU12, APU12_FV, 0.0, APU12_3p6V, APU12_1MA, APU12_PIN_TO_VI);
// pin 1
apu12set(PIN_1, APU12_FI, -0.5, APU12_3p6V, APU12_1MA, APU12_PIN_TO_VI);
lwait(500);
apu12mv(PIN_1, 20, 13.0);//Measure
groupgetresults(PIN_1_OS, NUM_SITES);
apu12set(PIN_1, APU12_FV, 0, APU12_3p6V, APU12_1MA, APU12_PIN_TO_VI);
FOR_EACH_SITE(site, NUM_SITES)
{
msLogResult(site, DSIndex, PIN_1_OS[site].value);
}
//方法二
RESULTS_STR results_ALL[(8 * NUM_SITES)]
apu12set(OS_APU12_ALL, APU12_FI, -0.5, APU12_3p6V, APU12_1MA, APU12_PIN_TO_VI);
lwait(1000);
apu12mv(OS_APU12_A, 50, 13.0);//Measure
groupgetresults(results_A, (8 * NUM_SITES));
FOR_EACH_SITE(site, NUM_SITES)
{
msLogResultAll(DSIndex++, results_ALL, (8 * NUM_SITES), i, 8);
}
O/S的troubleshooting比较简单，如果出现短路，从pin端沿着回路检查哪一部分出现接地的情况；如果出现断路，首先测试机端Force一个电压，并且使用万用表确保在测试机端能测量到这个电压，然后在IC端对应pin上看是否正确上电，如果没有，沿着回路检查哪一部分出现断路的情况。
此外，程序上Force电压/电流后，必须给一个delay，因为测试机实际上是一个带有反馈的系统，它的上电是有一个上升时间的而非理想的阶跃，此外，IC端的负载也可能会并联电容，电容的充电也需要时间，如果没有delay，测量动作开始时，DUT还没有正确的上电，就会出现fail的情况。
开尔文四线接法
在实际的测试中，IC与测试机的连接，会经过LoardBoard和线缆，它们带有一定的线阻，PMU测量的原理基本可以看作测量一个等效电阻，所以当线阻与待测电阻的量级接近时，引入的误差将不可接受。
为了解决这个问题，目前通用的方法是采用开尔文四线接法，消除线阻的影响。
开尔文接法的核心设计是，High Sence和Low Force非常靠近IC，这两根导线会连接输入阻抗非常大的电压表、运放等，以至于只有非常小的电流流过，附带的电阻就基本不会对测量造成影响。不难看到，Measure模式时，由High Sence和Low Force的回路，直接测量DUT两端的电阻，High Force和Low Force上的电阻没有引入，在Force模式时，会通过一个负反馈，使得DUT获得了足够的电压，Force模式的SPICE仿真如下：
很多时候，理想值和实际值会因为这些额外引入的电阻，电容以及电感而呈现出一些不可忽视的差异，在调试中要格外注意。