导致测试工序复杂化的原因是高速部件的独特性能。发射器的输出数据与源器件同步,接收器或者测试系统,也必须匹配,要能有效地增速或减速以保持与发射器同步。
高速总线采用的两种通用的方案,使得测试工序更加复杂:HyperTransport总线使用时钟前送方案,分离的时钟信号与数据信号并行传输。PCI Express总线使用内置时钟技术,信号接收器必须从数据流中依据转换来获取时钟信息。

图1.93000系列ATE系统的NP系列pin卡。具有同周期测试能力,客户基于付费使用来访问。(资料来源:Agilent Technology)
获取数据
每一种方法都对测试系统提出了各自的挑战,即期望在测试仪时钟转换过程中获取有效数据。LTX公司的首席技术官Neil Kelly指出“事实上,高速器件代表了测试仪结构的最大的变革,因为中央信源测试仪就此让位于per-pin结构”
NPTest公司的市场总监Steve Lomaro也赞成地指出,信源同步器件代表了测试方向的主要变革,他说:“历史上,ATE设计的驱动力一直是通道数(pin count)和速度,虽然这些参数仍然驱动着测试仪的开发,但是,测试公司现在越来越把目光集中在高速总线器件上。”
Lomaro指出,这样的总线并不新奇,因为事实上测试工程师们一开始就会遇到的芯片高速通道的绝对数量的问题。这些工程师们没有成熟的测试方案可供选择。对于其中的某些器件,没有一种标准,或公认的测试流程。没有人知道到底需要哪些测试。从工程的角度,客户要求测试项目宁可多不能少。然而,从产品的角度,却不可能,因为客户不可能为每一款产品都配上最新的高速测试系统。

图2.泰瑞达的SSPE pin选项,提供同周期信源同步测试能力,用DUT时钟替代测试仪时钟来锁存测试数据。
哪一种技术更难测试呢?时钟前送技术还是内置时钟技术?一般舆论认为,除了挑战不同而外,两者都困难,但是内置时钟技术要稍稍困难一些。时钟前送型测试仪必须调制额外的时钟信号,但是还是没有处理内置时钟功能那么困难。Kelly说:“对于内置时钟器件,测试仪通常利用内置于测试仪硬件中的锁相环来从数据流中捕获时钟信息。”他还补充说:“内置时钟器件运行的速度更高,使用的基本原理是消除时钟到数据的失真,因为它会在高频时产生问题。总之,对于内置时钟技术,其时钟始终与数据传输相同的距离。
收购NPTest公司的科利登系统公司(Credence Systems)的市场总监Mike Kondrat指出,内置时钟方案需要一种学习模式,即发射器发送数据,接收器跟随学习,捕获数据,并解码数据。这样的测试仪必定充分灵敏,能在被测器件的多个内置时钟数据通道中实施模仿学习模式。
回送测试的难点
当然,测试高速收发器的一个相对低廉方式是使用回送测试,即被测器件的发送器直接对应自身的接收器。Kelly说,它有一个重大的缺点。我们在用接收器来测试发射器,而在终端应用时,不能保证一定与它通讯。使用熟知的“金器件”来测试被测器件DUT,多少能减弱这一缺陷。但是,孔扎特解释说,这样也有一个缺点,金器件会老化,变得不再“金”。
Agilent Technologies的应用顾问Guido Schulze这样来详细描述回送测试:“回送测试已经成了旧有技术比如10BaseT的公认的解决方案,由于器件使用了新的高速标准,那么,实施参数测试来判定被测器件的半导体制造工艺的好坏就显得十分重要。”
自动测试设备(ATE)供应商以不同的方式来实现信源同步测试,要么将这一能力集成到他们的标准的测试系统中,要么以选项的方式提供。Teradyne的产品经理Dave McGraw解释说,泰瑞达以选项的形式在其高端的Catalyst Tiger平台中提供一种Serdes 端口限定器(port qualifier)--同周期的pin电子技术功能,和10G的数字转换器。Schulze说,与此相反,安捷伦将信源同步性能作为NP pin卡的线信号,允许客户在付费使用的基础上来访问它们。

图3.本征模式测试,模拟DUT的真实环境(资料来源:Credence)
由于不同的公司组装信源同步测试能力的方式各不不同,导致它们迈向了不同的技术方向。Kondrat在介绍Credence的Octet平台本征模式测试时说,本征模式测试能反映被测器件(DUT)未来将面临的真实应用环境。McGraw在介绍泰瑞达的SSPE选项能力时说,该选项使用被测器件(DUT)的输出时钟来实时捕获被测器件数据-McGraw称之为同周期信源同步功能,尽管形式上它们还没有使用同周期这一术语。
Schulze说安捷伦采用的是另一种方法:“目前我们标准的解决方式是使用测试仪时钟作为基准时钟。我们的目标是提供最高的带宽和最高的精度。”至于同周期技术,他说:“人们需要一定的时间来分配时钟,对于半导体芯片,最大尺寸不过几毫米,所以分配的时间不长。但是对于测试仪,尺寸却是厘米级的。若要对此补偿,则需要增加有源元件,缩减带宽。我们的目标是测试客户的被测器件DUT,而不是pin卡。”
哪种方式会最终成功呢?这取决于测试工程师在消除信源同步器件产品盛行所产生的失效时,是带宽和精度技术还是同周期实时技术更加有效。
