一种MRAM芯片测试系统的制作方法

一种mram芯片测试系统
技术领域
1娱乐游戏涉及芯片验证测试技术领域，特别是涉及一种mram芯片测试系统。


背景技术：

2.自旋转移矩-磁随机存储器(spin-transfer-torque magnetic random access memory，stt-mram)是一种非易失性存储器，它具有动态随机存储器(dynamic random access memory，dram)的高集成度，以及静态随机存储器(static random-access memory，sram)的高速读写能力。mram芯片的系统测试通常包括：测试芯片的全阵列读写、阵列随机读写、寄存器读写、内部电源的模拟电压、外部接入电源电压(简称“外供”)测试阵列功能、读写速率以及可靠性测试等。系统性的芯片测试是产品设计与制造过中必不可少的一步。
3.目前的mram芯片测试较多是基于自动化测试设备(automatic test equipment，ate)，但是ate测试机台价格比较昂贵，不能灵活搬运，携带不方便，并且对测试环境要求严格，同时很难使用传统的软件调试技术对芯片的各测试模式进行深入研究。
4.鉴于上述问题，提出一种结构简单、操作灵活、开发成本低、测试范围广且适应于普通实验环境的自动化验证测试系统，是该领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

5娱乐游戏的目的是提供一种结构简单、操作灵活、开发成本低、测试范围广且适应于普通实验环境的mram芯片测试系统。
6.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种mram芯片测试系统，其特征在于，包括：上位机、设置有fpga核心板的fpga测试底板和mram芯片转接板；
7.所述上位机与所述fpga测试底板连接，用于传输目标测试激励至所述fpga测试底板上的所述fpga核心板；
8.所述fpga测试底板连接所述mram芯片转接板，用于利用所述fpga核心板根据所述目标测试激励对所述mram芯片转接板上的mram芯片进行测试，并反馈测试信息至所述上位机。
9.优选地，所述fpga测试底板设置有usb uart1接口，并通过所述usb uart1接口连接所述上位机，用于反馈所述测试信息。
10.优选地，所述fpga测试底板设置有jtag接口，并通过所述jtag接口连接所述上位机，用于接收所述目标测试激励。
11.优选地，所述fpga核心板通过btb连接器与所述fpga测试底板连接。
12.优选地，所述mram芯片转接板通过btb连接器与所述fpga测试底板连接。
13.优选地，所述fpga测试底板设置有adc模块和dac模块；
14.其中，所述adc模块的通信接口和所述dac模块的通信接口分别通过spi接口连接所述fpga测试底板。
15.优选地，所述adc模块的通信接口与所述fpga测试底板的连接位置和所述dac模块
的通信接口与所述fpga测试底板的连接位置相同。
16.优选地，所述fpga测试底板设置有开关按键和电源接口；
17.其中，所述开关按键用于控制所述fpga测试底板的通断；所述电源接口用于连接电源为所述fpga测试底板、所述adc模块和所述dac模块供电。
18.优选地，所述mram芯片转接板设置有socket，用于通过所述socket连接所述mram芯片转接板与所述mram芯片。
19.优选地，所述socket的数量为多个。
20娱乐游戏所提供的mram芯片测试系统，包括上位机、设置有fpga核心板的fpga测试底板和mram芯片转接板；上位机与fpga测试底板连接，用于传输目标测试激励至fpga测试底板上的fpga核心板；fpga测试底板连接mram芯片转接板，用于利用fpga核心板根据目标测试激励对mram芯片转接板上的mram芯片进行测试，并反馈测试信息至上位机。由此可知，上述方案通过上位机、设置有fpga核心板的fpga测试底板和mram芯片转接板实现了对mram芯片的测试；因fpga测试底板和mram芯片转接板具有结构简单、体积小、开发成本低的优势，能有效提高测试效率，满足了mram芯片不同封装形式的多项功能验证测试。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本技术实施例提供的一种mram芯片测试系统的示意图；
23.图2为本技术实施例提供的一种mram芯片测试系统的结构图；
24.图3为本技术实施例提供的一种mram芯片转接板的结构图；
25.图4为本技术实施例提供的另一种mram芯片转接板的结构图。
26.其中，10为上位机、11为fpga测试底板，12为mram芯片转接板，101为fpga核心板。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护范围。
28娱乐游戏的核心是提供一种mram芯片测试系统，结构简单、操作灵活、开发成本低、测试范围广且适应于普通实验环境。
29.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
30.图1为本技术实施例提供的一种mram芯片测试系统的示意图。如图1所示，mram芯片测试系统包括：上位机10、设置有fpga核心板101的fpga测试底板11和mram芯片转接板12；
31.上位机10与fpga测试底板11连接，用于传输目标测试激励至fpga测试底板11上的fpga核心板101；
32.fpga测试底板11连接mram芯片转接板12，用于利用fpga核心板101根据目标测试激励对mram芯片转接板12上的mram芯片进行测试，并反馈测试信息至上位机10。
33.可以理解的是，在mram芯片测试过程中，上位机10负责通过现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array，fpga)开发工具创建mram芯片的测试工程，完成配置被测mram芯片的每个引脚的位宽、输入输出属性，完成被测芯片引脚与fpga的通用输入/输出(input/output，i/o)口引脚一一对应关系以及编写目标测试激励等芯片测试的准备工作，进一步将用于进行芯片测试的目标测试激励发送至fpga测试底板11中，从而令fpga核心板101获取到目标测试激励。
34.需要注意的是，本实施例中对于上位机10的具体类型不做限制，可为个人计算机(personal computer，pc)、服务器以及其他具备主控功能的控制器，根据具体的实施情况而定。
35.fpga测试底板11用于连接上位机10与mram芯片转接板12，并通过设置在其上的fpga核心板101以及目标测试激励实现对mram芯片转接板12中mram芯片的测试，并反馈fpga核心板101产生的测试信息至上位机10。其中，所用fpga核心板101具有高速数据处理和存储的功能，并满足数据处理过程中对高缓冲区的要求。在具体实施中，可根据具体的实施情况选用合适的fpga核心板的型号以完成芯片测试。
36.此外，本实施例中对于fpga测试底板11与上位机10的连接方式，以及fpga测试底板11与mram芯片转接板12的连接方式均不做限制，根据具体的实施情况而定。对于fpga测试底板11的具体结构也不做限制，根据具体的实施情况而定。
37.mram芯片转接板12是被测试的mram芯片的转接板，其主要功能是实现mram芯片的固定以及mram芯片与fpga核心板101的数据传输。本实施例中对于mram芯片转接板12的具体结构不做限制，根据具体的实施情况而定。
38.本实施例中，mram芯片测试系统包括上位机、设置有fpga核心板的fpga测试底板和mram芯片转接板；上位机与fpga测试底板连接，用于传输目标测试激励至fpga测试底板上的fpga核心板；fpga测试底板连接mram芯片转接板，用于利用fpga核心板根据目标测试激励对mram芯片转接板上的mram芯片进行测试，并反馈测试信息至上位机。由此可知，上述方案通过上位机、设置有fpga核心板的fpga测试底板和mram芯片转接板实现了对mram芯片的测试；因fpga测试底板和mram芯片转接板具有结构简单、体积小、开发成本低的优势，能有效提高测试效率，满足了mram芯片不同封装形式的多项功能验证测试。
39.图2为本技术实施例提供的一种mram芯片测试系统的结构图。如图2所示，在上述实施例的基础上，作为一种优选的实施例，fpga测试底板11设置有usb uart1接口，并通过usb uart1接口连接上位机10，用于反馈测试信息。
40.可以理解的是，为了实现mram芯片自动化测试，fpga测试底板11应具有满足其与上位机10通信的通信接口。具体地，fpga测试底板11上设置有usb uart1接口，通过usb uart1接口与上位机10使用usb数据线连接，实现上位机10与fpga核心板101的串口数据通信，反馈测试信息。
41.作为一种优选的实施例，fpga测试底板11设置有jtag接口，并通过jtag接口连接上位机10，用于接收目标测试激励。
42.在具体实施中，使用jtag接口，即(joint test action group，联合测试工作组)
接口连接上位机10与fpga测试底板11。jtag接口的基本原理是在器件内部定义一个测试访问口(test access port，tap)，通过专用的jtag测试工具对内部节点进行测试。jtag测试允许多个器件通过jtag接口串联在一起，形成一个jtag链，能实现对各个器件分别测试。因此在本实施例中，通过jtag接口将目标测试激励下载至fpga核心板101上的flash存储器，从而使fpga核心板101实现对mram芯片的测试。
43.此外，为了更好地实现fpga测试底板11与fpga核心板101的连接，以及fpga测试底板11与mram芯片转接板12的连接，作为一种优选的实施例，fpga核心板101通过btb连接器与fpga测试底板11连接。mram芯片转接板12通过btb连接器与fpga测试底板11连接。
44.btb连接器，即板对板连接器连接器(board-to-board connectors)，是电子市场上一种常见的连接器产品。在各种类型的连接器产品中，btb连接器的传输功能最强，应用范围也最广泛，在很多领域中都能发挥很好地作用，尤其是通信网络、办公设备、智能家电、医疗设备、电力系统、工业制造等行业。随着电子产品的轻薄短小的高速发展，btb连接器的发展也朝向小pitch、多pin数、低高度、高频率应用的方向发展，并广泛应用于手机、平板等便携式电子产品的测试中。
45.如图2所示，在具体实施中，fpga核心板101扩展出的部分通用io口分别引出至fpga测试底板11上的a1-a4端口，并在a1-a4端口安装btb连接器。可以理解的是，大量的通用io口满足引脚数量较多的芯片功能测试；fpga测试底板11上io口处安装btb连接器，实现了fpga测试底板11上与fpga核心板101之间可拆卸配合连接。
46.图3为本技术实施例提供的一种mram芯片转接板的结构图。如图3所示，mram芯片转接板12在b1-b4端口处安装btb连接器。需要注意的是，b1-b4端口的两两相对位置与距离与fpga测试底板11上的a1-a4之间的位置与距离一致。本实施例中mram芯片转接板12上b1-b4端口的btb连接器分别与fpga测试底板11上a1-a4的btb连接器插槽实现上下板对板可拆卸的配合连接。
47.在上述实施例的基础上，为了实现对mram芯片的内部模拟电源测试，作为一种优选的实施例，fpga测试底板11设置有adc模块和dac模块；
48.其中，adc模块的通信接口和dac模块的通信接口分别通过spi接口连接fpga测试底板11。
49.此外，作为一种优选的实施例，adc模块的通信接口与fpga测试底板11的连接位置和dac的通信接口与fpga测试底板11的连接位置相同。
50.如图2所示，在具体实施中，adc模块的通信接口与fpga核心板101io口之间通过标准spi接口连接。spi接口即串行外设接口(serial peripheral interface)，是一种同步外设接口，它可以使单片机与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。
51.具体地，adc模块的测量通道端口引出至fpga测试底板11上的io口，如图2所示，adc模块的通信接口接入a2位置的“ao/ai”io口。“ao/ai”接口将通过btb连接器与mram芯片转接板12上的模拟io口连接；当测试mram芯片的模拟输出信号时，adc模块的测量通道将实时测量“ao”口的数值。
52.dac模块的通信接口与fpga核心板101的io口之间通过标准spi接口连接。dac模块的输出通道引出至fpga测试底板11上的io口，如图2所示，dac模块的通信接口与“ao/ai”io口连接。当验证mram芯片需要外部提供电压时，软件控制dac模块输出相应的电压值。
53.此外，作为一种优选的实施例，fpga测试底板11设置有开关按键和电源接口；其中，开关按键用于控制fpga测试底板11的通断；电源接口p用于连接电源为fpga测试底板11、adc模块和dac模块供电。
54.在上述实施例的基础上，为了更好地实现mram芯片转接板12与mram芯片的连接，作为一种优选的实施例，如图3所示，mram芯片转接板12设置有socket，用于通过socket连接mram芯片转接板12与mram芯片。
55.socket即插座，在具体实施中，为了更好地实现mram芯片与mram芯片转接板12的连接，根据需要，针对不同大小和不同封装类型的mram芯片，制作不同的安装有socket的mram芯片转接板12。mram芯片转接板12安装socket的优点是可以随时取放测试的mram芯片。
56.具体地，mram芯片转接板12在具体实施过程中，根据mram芯片的封装，mram芯片转接板12上设有与mram芯片引脚位置匹配的焊盘；将各个焊盘通过走线引出至fpga测试底板11上并配有pad，具体在图3中b1-b4的位置。
57.此外，mram芯片转接板12上安装socket处设有通孔，在具体实施中可使用螺丝将socket固定在mram芯片转接板12上，并使socket pogo与焊盘一一接触。安装mram芯片后实现mram芯片与fpga核心板101的控制引脚相连。当测试mram芯片时，fpga核心板101根据测试程序时序将io口的测试激励信号通过btb连接器传递给mram芯片转接板12上socket里的mram芯片，以完成各功能验证测试；mram芯片的各输出信号也通过btb连接器反馈到fpga核心板101进行校验。
58.图4为本技术实施例提供的另一种mram芯片转接板的结构图。如图4所示，为了实现多个mram芯片的同时测试，作为一种优选的实施例socket的数量为多个。
59.在具体实施中，在mram芯片转接板12上安装多个socket，软件配置fpga核心板101与各socket间的信号控制，实现同一mram芯片转接板12测试多颗mram芯片。本实施例中通过在mram芯片转接板12上设置多个socket，可以提高芯片的同测数量及效率，从而降低mram芯片的测试成本。
60.为了使本领域技术人员更好地理解mram芯片测试系统的具体功能，在本实施例中将结合上述附图2以及附图3中的结构，对mram芯片测试系统在进行mram芯片测试过程中的具体过程进行进一步的说明：
61.具体地，在上位机10的vivado开发环境下(一种设计套件，是fpga厂商赛灵思公司发布的集成设计环境)使用硬件描述语言创建工程，配置fpga芯片型号，使之与fpga测试底板11上的型号一致；根据待测mram芯片说明书依次添加通用型之输入输出(general-purpose input/output，gpio)，并设置引脚名称、输入输出状态、数据位宽度。其中，mram芯片模拟引脚设置在“ao/ai”io口。进一步设置adc模块、dac模块控制信号使用的gpio状态；通过约束文件配置好被测mram芯片的引脚与fpga核心板101io引脚对应关系；添加串口等模块，生成bitfile文件，完成工程创建。根据被测mram芯片测试说明书自定义测试程序模块，通过jtag接口将测试程序下载到fpga核心板101上并调试。
62.芯片测试程序包括芯片各测试模式程序和串口通信程序。通过软件设置fpga通用io口的输入或输出状态，实现对mram芯片数据的读取或写入操作；输入输出为高电平时用1表示，输入输出为低电平时用0表示。mram芯片各测试模式程序包括：mram芯片的初始化、写
读数据程序(数据模式可随意更改)、写读数据错误地址与错误位比较、写读各寄存器配置、循环写读次数配置、内部模拟电压修调(trim)测试、外供模拟电压配置以及由基本的写读操作按需求组合的复杂功能等。
63.配置adc模块与dac模块的检测程序，具体实现当mram芯片模拟端口输出电压变化时，adc模块测量通道自动采集电压处理后在上位机10显示数值；软件控制dac模块的输出电压为芯片提供定量的电压输入。将mram芯片所有功能进行程序模块化，即包括但不限于mram芯片的模拟功能测试程序与adc模块、dac模块检测程序的调用匹配。
64.串口通讯程序配置包括起始位、地址位、操作位、终止位和波特率，并配置测试模式指令执行模块。测试模式指令执行模块与芯片各测试模式程序块匹配连接，例如：指令01调用程序块1即执行测试芯片功能1；指令02调用程序块2即执行测试芯片功能2。在上位机10串口工具发送指令可分别选通各个测试模式的程序块，或者选择全流程自动化验证测试。接下来对测试过程举例说明：
65.例如，通过上位机10串口输入激励指令“aaa100”至fpga核心板101，fpga核心板101串口接收到指令第一数据aa则说明指令发送成功，并继续判断接收第二数据是否正确。例如，若是a1，即调用测试模块中a1程序块并执行测试，fpga核心板101根据测试时序信号将相应的高低电平逻辑发送至mram芯片的各输入引脚，同时根据时序信号读取被测mram芯片的各输出引脚的电平值并与预设值进行校验比较，在该测试过程中和结束时所反馈的测试数据均会通过串口发送至上位机10显示并保存成文档。另外，还可在线更改mram芯片的具体测试数据模式、测试地址长度、循环写读次数、寄存器修调值等非固定参数并可根据需要自动化执行测试。
66.此外，mram芯片模拟功能验证是mram芯片系统验证阶段非常重要的一步，主要分为两大类：内部模拟电源电压输出修调，以及外部供给电源电压以验证mram芯片各项功能。
67.在具体实施中，测试mram芯片内部电源电压，具体通过修改上位机10串口工具窗口“aaa1xx”中xx来分别修调模拟电源电压值，也可以同时自动修调16个档位，一般xx从00-0f代表修调值0-15档位。安装被测mram芯片转接板12，fpga测试底板11上adc模块的测量通道与被测mram芯片的模拟信号引脚通过btb连接器连接。正确安装被测mram芯片，芯片完成上电初始化，mram芯片各模拟引脚输出默认值电压，adc模块测量通道记录各模拟电压初始值。当修调模拟电源时，adc模块检测到电压变化时将模拟量转化为数字量，并在上位机10串口实时更新显示电压值。
68.进一步地，由于dac模块的各输出通道与被测mram芯片的模拟引脚通过btb连接器相连，当需要验证外供电源电压时被测mram芯片的各项功能时，调用dac模块程序为芯片各模拟引脚提供电压，可在线通过软件实时快速控制电压值以调试mram芯片的功能。本技术中将adc模块与dac模块同时集成在fpga测试底板11上，满足了测试mram芯片的各项模拟功能验证，不需要台式万用表、直流电源等测试仪器，降低了测试成本。
69.以上对本实用新型所提供的mram芯片测试系统进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型
进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
70.还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。