用于生產制造的集成電路必須有能滿足潛在需求的大批量。即使實驗室測試結果很好，也必須在生產中用自動測試設備（ATE）測試器件。此外，在設計交付給制造以前，還必須做全面的特性檢驗，以確認每個被測器件都會完全滿足其電氣規(guī)格，并揭示出任何可能在制造工藝中出現(xiàn)的工藝缺陷。在本文中，我們將著重討論混合信號器件的特性，確保測試結果可重復性的檢驗統(tǒng)計技術，包括一種IC在其標稱極端溫度條件下的測試。

　　重復性

　　在將某種器件及其測試方法交付給生產部門以前，必須確認該測試方案自身是和可重復的。量具的重復性與再現(xiàn)性（GR&R）是對某種量具或測試儀性能的一種度量，即每次測量都會得到相同的測量讀數(shù)，表示了測量設備的一致與穩(wěn)定。數(shù)學上說，這是對某個量具測量變化率的一種量度。工程師們必須嘗試盡量減少測量設備的GR&R值，因為高GR&R值代表著不穩(wěn)定，需加以避免。降低GR&R是一種檢查測試程序重復性的方法。

　　步驟之一是在一塊晶圓上測試多個位置，并重復多次。關鍵是只應給真正有效的位置通電，這樣可避免其它位置的可能干擾，如來自RF信號的串擾或干擾，以免對測試結果造成負面影響。

　　假設要對每個位置測試50次。按此方式，則一個16點的測試方案會產生800個測試結果（16×50）。在不同位置之間，整體結果可能表現(xiàn)出某種差異。然后可以計算出所有位置上的標準差，以及工藝能力指數(shù)（Cpk），目的是確保一個良好且可重復的測試程序。

　　圖1是一個比較圖，一方是某個在ATE上測試了100次的器件，另一方則是在ATE上同時測試300個器件。圖中給出的是一個簡化的重復性與再現(xiàn)性，你可以用這些數(shù)據判斷一個測試的（例如，在測量范圍內）和穩(wěn)定性。以下總結了測試步驟：

　　1.一個位置測試50次。測試期間所有其它位置均關閉（不加電）。

　　2.用ATE測試約300個器件，以提供一個多批器件之間變化性的比較。

　　3.用統(tǒng)計工具分析數(shù)據。

　　測試儀上的測量必須與實驗室的測量結果做關聯(lián)對照。對于每種情況，項目團隊都必須確定關聯(lián)器件的數(shù)量，以及要測試的參數(shù)。一旦測試程序經過調試且穩(wěn)定以后，就可以開始這種關聯(lián)。應至少測試10個器件，以保證數(shù)據是相關的。

　　提示

　　1.量具的重復性與再現(xiàn)性（或GR&R）是對某種量具或測試儀性能的一種量度，這樣每做測量，都可以得到相同的測量讀數(shù)。

　　2.室溫下的測試是必要和重要的，但更重要的是，要在一個器件規(guī)定的整個工作溫度區(qū)間上測試關鍵的參數(shù)。

　　3.除了晶圓級測試以外，還必須測試已封裝的器件，以確定在封裝工藝中沒有損傷。

　　CPK計算

　　工藝性能指數(shù)值定義自平均值、標準差（sigma），以及規(guī)格上下限，它表示了測試參數(shù)在其極限值范圍內受控制的程度。對很多器件來說，期望的Cpk值是1.33,這表示3倍sigma的重復值。但由于汽車的器件有六西格瑪標準，所以Cpk值為2.00.

　　溫度測試

　　在室溫做測試必要且很關鍵，但更重要的是，要在某個器件的整個規(guī)定工作溫度范圍內測試重要的參數(shù)。溫度特性可顯示出器件在規(guī)定工作溫度范圍上的穩(wěn)定性。應在前述的三個定義溫度上測試大約300個器件；另外，還必須在三個溫度上對同一個器件測試100次，以計算不同溫度上的漂移。獲得的數(shù)據可以用于計算溫度保護帶。

　　關于保護帶

　　通常，測試工藝會采用兩種保護帶：一個用于重復性，一個針對溫度。它們各有自己的優(yōu)缺點。

　　工程師們通常用可重復保護帶來處理每次測量的不確定性。下例關注的是驅動電流：

　　段驅動源的電流：

　　37mA（），47mA（）

　　LGB極限 =規(guī)格下限+ε

　　=>37.37mA;

　　UGB極限 =規(guī)格上限-ε

　　=>46.53mA

　　這里，LGB是低保護帶，UGB是高保護帶，而ε是測量的不確定性。

　　使用重復性保護帶的缺點是：一個好的器件可能被當作壞器件而排除掉， 原因是存在著上例中的不確定性。理想的情況應該是采用一種零限保護帶，這樣就不會丟棄良品器件。如要減少保護帶的影響，如果終的測量有一個較小的重復性保護帶，則可以提高穩(wěn)定性。缺點是測試時間要延長很多，原因是模擬與混合信號IC固有的安定時間問題。

　　同時，每個器件都會隨溫度產生特定的漂移，漂移也可能是器件的典型或/保證規(guī)格之一。溫度保護帶的測試極限要比IC的數(shù)據表規(guī)格更加嚴格，其計算要基于在各個溫度上測得的漂移。采用溫度保護帶的優(yōu)點是，可以省略在其它溫度下的測試步驟，而代之以用室溫下的測試結果做計算，無論該器件是否會在極限溫度下失效。

　　圖2給出了一個包含保護帶的溫度特性。圖中表明各個溫度上存在著漂移。從該數(shù)據必須能夠預測出，當在+25℃測試量產器件時，極限溫度下的漂移也會在規(guī)格限度內。這是溫度保護帶用于生產測試的要點。

　　一般用銀樣本（silver sample）表示測試方案在溫度上的穩(wěn)定性。它們也可以保存作為參考器件，用于驗證以后的測試方案。這些器件的測試過程是：在三個溫度下測試三個器件，每個測試數(shù)百次。

　　借助某種統(tǒng)計報表工具的幫助，用獲得的數(shù)據就可以證明每個器件的穩(wěn)定性。例如，可以立即看到二重分布或不穩(wěn)定性。測試結果可以保留供以后參考，將未來測量數(shù)據與所保存數(shù)據相互對照。

　　假設待測器件有以下工作條件：工作溫度40℃，典型工作溫度+25℃，工作溫度+12 5℃。圖3中的黑條是室溫下的值，綠條顯示高溫（+125℃）下的值，而藍條則顯示低溫（40℃）下的值。顯然，數(shù)據在高溫和低溫時各自有增加和減小。

　　塑料件的GR&R

　　除了晶圓級測試以外，工程師們還必須測試封裝后的器件，以確定在封裝工藝中沒有出現(xiàn)損壞。為了驗證在不同測試儀上的重復性與再現(xiàn)性，要在一臺測試儀上，以相同次序對少5 0個塑封器件做兩次測試，然后在另一臺測試儀上重復這個過程，并比較不同測試儀獲得的測試結果。好的結果是兩組數(shù)據為100%重疊。如果發(fā)現(xiàn)結果并不完全相符，則必須找出差異的根源。

　　圖4是測試儀比較圖，表明相同型號的兩臺測試儀之間有一個偏差。測試結果不會完全一致，不同測試儀的結果之間必須非常接近。偏差根源一般可追蹤到一些簡單的事情上，例如所使用的儀器量程。雖然本例中所使用的兩臺測試儀為相同型號，但這個GR&R過程可適用于兩種不同型號的測試儀。

　　晶圓分類的GR&R另一種測試GR&R的方法是實現(xiàn)某種bin轉換晶圓（bin-flip wafer）技術（圖5）。這種技術不是測試塑料件，而是先在測試儀1上測試一整塊晶圓，然后再到測試儀2上測試。這些bin結果（即從bin1~bin7）不應超過一個預定限制值。如果測量結果不能在另一臺測試儀上重復，則要審核有問題的測試，找出問題。

　　電路板與電路板

　　要確保多塊測試電路板均有相同的電氣特性，就必須生成一個測量系統(tǒng)分析（MSA）。此的目的是驗證兩塊或多塊搭載板有相同的電氣特性。以下給出了測試流實例，假設要同時發(fā)放兩塊搭載板。

　　依次測試50個器件，在一塊板上測兩次，再到另一塊板上測兩次。關鍵是器件的測試順序要完全相同，這樣才能比較同一器件的測試結果。圖6中可以看到兩塊板之間有一個偏差。圖6（a）是測量結果的一個直方圖；圖6（b）是依次的測量。可以看到，50個器件在兩塊板上測試了四次；本圖描述了兩塊電路板的分布。在本例中，趨勢線有一個向左的小偏移，它表示在器件1~39和器件40~50之間存在著一個差異。

　　電路板ID

　　電路板ID用于確保被測電路板是正確的搭載板。電路板ID的實現(xiàn)方法是將一個ID號寫入搭載板的EEPROM中。如果在生產界面上選擇了錯誤的板，則會顯示一個錯誤。由于每個板都有一個ID,所以每次測試都可以追溯。在差情況下，如果用一塊有缺陷的電路板做測試，則可以召回該生產批次。為了改善ATE與實驗室測試之間的相關性，可以根據所使用的電路板，自動采用并加載偏差校正因數(shù)。

　　品質篩選

　　在獲得了所有必需的數(shù)據以后，就可以著手做一個品質保證的篩選過程。這必須在保護帶限度內（少）測試一千只良品器件。測試完成時，必須在規(guī)格極限內，用QA溫度測試所有的器件。此時不允許有任何失效情況。如果出現(xiàn)問題，就需要重新驗證保護帶，以及測試程序的穩(wěn)定性。

　　驗證了所有數(shù)據結果的相符性，并且在測試程序的發(fā)布期間未發(fā)現(xiàn)異常，就可將以后階段出問題的可能性降至。一個穩(wěn)定且經過驗證的測試方案還可以幫助你避免以后因制造而產生問題以及出現(xiàn)QA故障。