Memory及其controller芯片整體測試方案

如果你最近想買手機(jī)，沒準(zhǔn)兒你一看價格會被嚇到，手機(jī)什么時候偷偷漲價啦！

其實對于手機(jī)漲價，手機(jī)制造商也是有苦難言，其中一個顯著的原因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(shè)備的基礎(chǔ)核心部件之一，全球memory市場規(guī)模約700億美元，在全球3352億美元的集成電路產(chǎn)業(yè)中，占據(jù)23%的份額。

隨著今年存儲器價格的飆漲，各大memory廠商賺得盆滿缽滿，甚至把memory稱為印鈔機(jī)也絲毫不為過。與此同時，存儲器在真金白銀的交換中，也充分證明了自己在電子信息產(chǎn)業(yè)江湖中的地位。

>>>存儲器的分類

存儲介質(zhì)的形式有很多種，從穿孔紙卡、磁鼓、磁芯、磁帶、磁盤，到半導(dǎo)體DRAM內(nèi)存，以及SD卡，固態(tài)硬盤、SSD、閃存等各種存儲介質(zhì)。

存儲器大致可以分為掉電易失性（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，主要用在哪里呢？

以手機(jī)舉例——

4GB就是內(nèi)存部分，DRAM，用來存放當(dāng)前正在執(zhí)行的數(shù)據(jù)和程序, 例如屏幕前的你正在刷的微信；

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，還有其他……當(dāng)然了，也正是因為我們存的東西越來越多，二維空間已經(jīng)無法存放這么多的信息，生生逼著NAND走向了三維空間，也就是3D NAND。

▲3D NAND的構(gòu)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中，例如磁阻式RAM (MRAM--ST-MRAM、STT-MRAM)、電阻式RAM（ReRAM），PRAM、FeRAM等。

了解了Memory的龐大家族，和主要成員之后，我們回到老本行，來研究一下memory的測試方法。

按照Memory的設(shè)計制造working flow及其輔助電路，測試環(huán)節(jié)大致分為以下幾個部分：

• Cell level --design andmodeling 單元設(shè)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(xié)議分析

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

• Module level 以SSD為例

接下來我們分上、下兩篇分別講解

這5個部分的詳細(xì)測試方法和測試方案

{ 第一部分 }

三大問題，一個對策，你值得擁有

當(dāng)前主流的NVM由于讀寫速度快，測試序列復(fù)雜，因此在測試時需要

• High pulse quality 高質(zhì)量的脈沖

• Complex waveform generation復(fù)雜的信號生成

• Higher throughput 高吞吐率

典型的memory cell測試主要分為3部分：

1、Write / Erase pulse width dependency

2、Endurance test

3、Disturb test

Write / Erase pulse width dependency

流程如下

問題 1-a)脈沖波形失真

根據(jù)以上測試流程，首先我們的工程師編寫程序?qū)戇M(jìn)一個理想脈沖。

然而由于傳輸線的多重反射及電感效應(yīng)，實際測試脈沖已經(jīng)引入了失真：

問題 1-b) 復(fù)雜的時序圖生成

時鐘的同步、延時、脈寬、上升下降沿，都是要考慮的因素

Endurance Test的流程如下

問題2-a) 超長疲勞測試時間

Issue 2-b) 還是波形產(chǎn)生的問題，在疲勞測試中需要為memory cell注入多電壓信號脈沖，以測試memory的性能

Disturb test

Issue 3-a) 測試設(shè)備的靈活性，例如：在兩個cell上同時加壓，一個為工作單元, 一個為干擾單元

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

總結(jié)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(zhàn)如下

面對如此錯綜復(fù)雜的考量，正確的方法，是使用Keysight HV-SPGU module in B1500A（HighVoltage Semiconductor Pulse Generator Unit），這是基于Keysight半導(dǎo)體參數(shù)分析儀（也就是Tracer）B1500A的高壓脈沖產(chǎn)生單元，它可以產(chǎn)生± 40V的電壓脈沖，用于memory cell 的disturb test。

從正面面板，可以看到這一個可配置于B1500A的模塊，每個模塊有兩個channel，也就是說對于5插槽的B1500A，最高可以配置10個channel。

除了高壓、通道數(shù)之外，我們接下來來了解一下它在復(fù)雜波形生成、超高脈沖精度、以及測試軟件等方面的能力，看它是如何在方方面面滿足memory cell測試的全部要求。

>>> 看精度

如此好的精度，帶來的直接好處，就是脈沖建立時，overshoot和振鈴都非常小，來看幾種電壓和建立時間的組合：

▲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(nèi)置

>>>看速度：

Estimated test time

for one millioncycle endurance test

20倍加速，再也不用等待那么長的時間。

{ 第二部分 }

第一部分居然羅里吧嗦講了這么長，弄得小編開始懷疑自己的年齡。為了證明小編還年輕，決定一言不發(fā)，甩2張圖直截了當(dāng)簡單粗暴快刀斬亂麻結(jié)束這一部分

歡迎各位留言咨詢~~~ 哦

下期預(yù)告

DRAM, 主要用作Main Memory，也就是我們常見的電腦和手機(jī)的內(nèi)存部分，DDR=Double Data Rate雙倍速率同步動態(tài)隨機(jī)存儲器。嚴(yán)格的說DDR應(yīng)該叫DDR SDRAM，人們習(xí)慣稱為DDR，其中，SDRAM 是Synchronous Dynamic Random AccessMemory的縮寫，即同步動態(tài)隨機(jī)存取存儲器。而DDR SDRAM是Double Data Rate SDRAM的縮寫，是雙倍速率同步動態(tài)隨機(jī)存儲器的意思。

還有UFS, eMMC, M.2, 一一在路上。

最后安利：芯片不止決定了電子系統(tǒng)的性能，還在很大程度上決定了電子產(chǎn)品的定價。支持國家大力發(fā)展存儲器，突破科技封鎖和市場壟斷。