Memory及其controller芯片總體測試方案（上篇）

若是你最近想買手機，沒準兒你一看價格會被嚇到手機何時偷偷漲價啦！

其實對於手機漲價，手機制造商也是有苦難言，其中一個顯著的緣由是存儲器芯片價格的上漲↗↗↗

 

>>> 存儲器memory的江湖地位

存儲器memory，是電子設備的基礎核心部件之一，全球memory市場規模約700億美圓，在全球3352億美圓的集成電路產業中，佔據23%的份額。

隨着今年存儲器價格的飆漲，各大memory廠商賺得盆滿鉢滿，甚至把memory稱爲印鈔機也絲絕不爲過。與此同時，存儲器在真金白銀的交換中，也充分證實了本身在電子信息產業江湖中的地位。

 

>>> 存儲器的分類

存儲介質的形式有不少種，從穿孔紙卡、磁鼓、磁芯、磁帶、磁盤，到半導體DRAM內存，以及SD卡，固態硬盤、SSD、閃存等各類存儲介質。

存儲器大體能夠分爲掉電易失性（Volatile Memory）和非掉電易失性（Non-volatile memory）。

 

 

目前全球存儲器市場最大的集中在

DRAM、NAND Flash、NORFlash三大類

這三類存儲器，主要用在哪裏呢？

以手機舉例——

　DRAM　

4GB就是內存部分，DRAM，用來存放當前正在執行的數據和程序, 例如屏幕前的你正在刷的微信；

　NAND FLASH　

64GB就是閃存部分，NAND FLASH，用來存放長期信息，例如各位寶寶的美顏美照，你的聊天記錄，還有其餘……固然了，也正是由於咱們存的東西愈來愈多，二維空間已經沒法存放這麼多的信息，生生逼着NAND走向了三維空間，也就是3D NAND。

 

▲ 3D NAND的構造就像一個摩天大樓

 

此外，一些新型的存儲器也在研究的過程當中，例如磁阻式RAM (MRAM--ST-MRAM、STT-MRAM)、電阻式RAM（ReRAM），PRAM、FeRAM等。

 

 

瞭解了Memory的龐你們族，和主要成員以後，咱們回到老本行，來研究一下memory的測試方法。

按照Memory的設計製造working flow及其輔助電路，測試環節大體分爲如下幾個部分：

• Cell level --design andmodeling 單元設計、評估及建模

• Wafer level –acceptance test代工廠晶圓級自動化測試

• Chip level --Protocolvalidation 芯片級協議分析

• Controller IC – Interfacemeasurement控制芯片接口測試

• Module level 以SSD爲例

 

接下來咱們分上、下兩篇分別講解

這5個部分的詳細測試方法和測試方案

 

{  第一部分  }

Typical Cell evaluation of NVM – flash memory

三大問題，一個對策，你值得擁有

 

當前主流的NVM因爲讀寫速度快，測試序列複雜，所以在測試時須要

• High pulse quality 高質量的脈衝

• Complex waveform generation複雜的信號生成

• Higher throughput 高吞吐率

 

典型的memory cell測試主要分爲3部分：

一、Write / Erase pulse width dependency

二、Endurance test

三、Disturb test

 

1

Write / Erase pulse width dependency

流程以下

 

 

問題 1-a) 脈衝波形失真

根據以上測試流程，首先咱們的工程師編寫程序寫進一個理想脈衝。

 

 

然而因爲傳輸線的多重反射及電感效應，實際測試脈衝已經引入了失真：

 

 

問題 1-b) 複雜的時序圖生成

 

 

 

時鐘的同步、延時、脈寬、上升降低沿，都是要考慮的因素

 

2

Endurance Test的流程以下

 

 

問題2-a) 超長疲勞測試時間

 

 

Issue 2-b) 仍是波形產生的問題，在疲勞測試中須要爲memory cell注入多電壓信號脈衝，以測試memory的性能

 

 

3

Disturb test

 

 

Issue 3-a) 測試設備的靈活性，例如：在兩個cell上同時加壓，一個爲工做單元, 一個爲干擾單元

Issue 3-b) 要求比較高的電壓加速degradation (e.g. > 40Vfor NAND)

 

總結以上部分，可得在存儲器單元主要三種功能測試中，主要的測試挑戰以下

面對如此錯綜複雜的考量，正確的方法，是使用Keysight HV-SPGU module in B1500A（HighVoltage Semiconductor Pulse Generator Unit），這是基於Keysight半導體參數分析儀（也就是Tracer）B1500A的高壓脈衝產生單元，它能夠產生± 40V的電壓脈衝，用於memory cell 的disturb test。

 

 

從正面面板，能夠看到這一個可配置於B1500A的模塊，每一個模塊有兩個channel，也就是說對於5插槽的B1500A，最高能夠配置10個channel。

除了高壓、通道數以外，咱們接下來來了解一下它在複雜波形生成、超高脈衝精度、以及測試軟件等方面的能力，看它是如何在方方面面知足memory cell測試的所有要求。

 

>>> 看精度

 

 

如此好的精度，帶來的直接好處，就是脈衝創建時，overshoot和振鈴都很是小，來看幾種電壓和創建時間的組合：

 

▲ Ttransient=20ns；Vamp=10V

 

▲ Ttransient=20ns；Vamp=20V

 

▲ Ttransient=30ns；Vamp=40V

 

>>>看測試場景

33種測試場景，貼心內置

 

>>>看速度：

Estimated test time

for one millioncycle endurance test

 

20倍加速，不再用等待那麼長的時間。

 

 

{  第二部分  }

On-wafer massiveparametric test for memory

 

第一部分竟然羅裏吧嗦講了這麼長，弄得小編開始懷疑本身的年齡。爲了證實小編還年輕，決定一聲不響，甩2張圖直截了當簡單粗暴快刀斬亂麻結束這一部分