王征宇，趙　樺

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第58研究所，江蘇無(wú)錫214035）

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NOR型FLASH存儲(chǔ)器測(cè)試技術(shù)

王征宇，趙樺

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第58研究所，江蘇無(wú)錫214035）

摘要：NOR型FLASH存儲(chǔ)器因其能夠長(zhǎng)久地保持?jǐn)?shù)據(jù)的非易失性（Non-Volatile）特點(diǎn)，被廣泛用作各類(lèi)便攜型數(shù)字設(shè)備的存儲(chǔ)介質(zhì)，但由于此類(lèi)器件的編程及擦寫(xiě)均需寫(xiě)入特定指令，以啟動(dòng)內(nèi)置編程/擦除算法，從而使得采用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行測(cè)試也具有較高難度。因此，研究NOR型FLASH存儲(chǔ)器的測(cè)試技術(shù)，并開(kāi)發(fā)此類(lèi)器件的測(cè)試平臺(tái)具有十分重要的意義。首先以AMD公司的AM29LV160DT為例，介紹了NOR型FLASH存儲(chǔ)器的基本工作原理，接著詳細(xì)闡述了一種采用J750EX系統(tǒng)的DSIO模塊動(dòng)態(tài)生成測(cè)試矢量的方法，從而能夠更為簡(jiǎn)便、高效地對(duì)NOR型FLASH存儲(chǔ)器的功能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞：NOR型FLASH；DSIO

1　概述

FLASH閃存（Flash Memory）是一種非易失性（Non-Volatile）閃存，與各類(lèi)DDR、SDRAM或者RDRAM等存儲(chǔ)器不同，它在沒(méi)有電流供應(yīng)的條件下也能夠長(zhǎng)久地保持?jǐn)?shù)據(jù)，因此被廣泛用作各類(lèi)便攜型數(shù)字設(shè)備的存儲(chǔ)介質(zhì)，特別是移動(dòng)存儲(chǔ)、MP3播放器、數(shù)碼相機(jī)、掌上電腦等新興數(shù)字設(shè)備。目前市場(chǎng)上有兩種主要的非易失性閃存：NOR型和NAND型。根據(jù)其自身的技術(shù)特點(diǎn)，均在市場(chǎng)中占有舉足輕重的地位。其中，NOR型為芯片內(nèi)執(zhí)行（XIP, eXecute In Place），即應(yīng)用程序可直接在閃存內(nèi)運(yùn)行，不必再把代碼讀到系統(tǒng)RAM中，因此傳輸效率較高，但同時(shí)也使其無(wú)法像SRAM、SDRAM等存儲(chǔ)器那樣可以直接對(duì)地址單元進(jìn)行讀寫(xiě)操作，隨寫(xiě)隨讀。這使得對(duì)于此類(lèi)器件的測(cè)試具有一定難度。本文以AMD公司的AM29LV160DT為例，介紹了一種基于Teradyne公司J750EX測(cè)試系統(tǒng)的DSIO模塊，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)此類(lèi)FLASH存儲(chǔ)器功能進(jìn)行評(píng)價(jià)的測(cè)試方案。

2 AM29LV160DT的基本工作原理

AM29LV160DT是一種容量為16 Mbit、工作電壓3.3 V的閃存。內(nèi)部陣列可配置成16位字寬或8位字寬。AM29LV160DT將指令在標(biāo)準(zhǔn)微處理器寫(xiě)周期寫(xiě)入指令寄存器，寄存器的內(nèi)容作為控制編程擦寫(xiě)電路的內(nèi)置狀態(tài)機(jī)的輸入。對(duì)于編程和擦寫(xiě)操作，寫(xiě)周期內(nèi)需要鎖住地址和數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)的過(guò)程類(lèi)似于讀取其他閃存和EPROM器件。

芯片的原理框圖如圖1所示。

圖1　AM29LV160DT的原理框圖

2.1 AM29LV160DT的引腳定義

圖2顯示的是AM29LV160DT的引腳示意圖，它采用了TSOP 48-pin封裝。電路的主要引腳如下（下列管腳名稱(chēng)中，標(biāo)有“#”標(biāo)記的表示在低電平下有效）：

圖2　AM29LV160DT的引腳定義

◆地址線(xiàn)：A0～A19；

◆數(shù)據(jù)線(xiàn)：DQ0～DQ15/A-1；

◆控制信號(hào)：RESET#、CE#、WE#、OE#、BYTE#；

◆準(zhǔn)備/忙狀態(tài)標(biāo)志位：RY/BY#；

◆電源、地腳：VCC、VSS。

2.2 AM29LV160DT的工作過(guò)程

芯片在執(zhí)行編程命令序列時(shí)，先初始化內(nèi)置編程算法，此內(nèi)置算法可自動(dòng)產(chǎn)生編程脈寬，并校驗(yàn)編程單元頁(yè)面，執(zhí)行一次編程操作需要完成4個(gè)寫(xiě)周期。采用解鎖旁路模式能夠更為快捷地編程，僅要求2個(gè)寫(xiě)周期。編程操作的算法流程如圖3所示。

圖3　編程操作的算法

芯片通過(guò)執(zhí)行擦除命令時(shí)序完成擦除操作。先初始化內(nèi)置擦除算法，此內(nèi)置算法在執(zhí)行電子擦除操作之前可自動(dòng)預(yù)編程，并校驗(yàn)存儲(chǔ)單元。擦除操作的算法流程如圖4所示。

圖4　擦除操作的算法

芯片在執(zhí)行編程、擦除及讀取等操作時(shí)，需要寫(xiě)入不同總線(xiàn)周期的指令，指令定義如表1所示。

芯片的總線(xiàn)操作方法，輸入和控制信號(hào)的電平要求及產(chǎn)生的輸出見(jiàn)表2。

主機(jī)系統(tǒng)通過(guò)觀(guān)測(cè)RY/BY#腳或通過(guò)讀DQ7（數(shù)據(jù)表決）和DQ6（綁定）狀態(tài)位檢測(cè)編程或擦除操作是否已完成。在編程或擦除周期完成后，芯片即可讀取存儲(chǔ)陣列中的數(shù)據(jù)或是接受其他命令。

3 AM29LV160DT的測(cè)試方案

從上述對(duì)器件基本工作原理的介紹中可以看到，AM29LV160DT在執(zhí)行編程操作時(shí)，不僅需要有總線(xiàn)上各控制信號(hào)之間的時(shí)序配合，還需要寫(xiě)入一定數(shù)量總線(xiàn)周期的指令，以啟動(dòng)內(nèi)置編程算法，方可使器件完成設(shè)定的地址寫(xiě)入數(shù)據(jù)功能。按表1中的指令定義，每完成一個(gè)地址單元的編程操作，需要執(zhí)行4個(gè)總線(xiàn)周期，即使是采用解鎖旁路模式（Unlock Bypass Program），也需要執(zhí)行2個(gè)總線(xiàn)周期，這與SRAM、SDRAM、DDR等存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)方式有極大不同，特別是對(duì)于大容量的FLASH存儲(chǔ)器來(lái)說(shuō)，對(duì)其進(jìn)行測(cè)試時(shí)每個(gè)地址單元的編程均需要寫(xiě)入特定總線(xiàn)周期的指令，這不僅使測(cè)試矢量的編寫(xiě)變得異常繁復(fù)，也會(huì)帶來(lái)超出測(cè)試系統(tǒng)所能達(dá)到的矢量深度的問(wèn)題。因此，我們選用了Teradyne公司的J750EX測(cè)試系統(tǒng)，使用其DSIO模塊可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題。

3.1 J750EX測(cè)試系統(tǒng)的DSIO簡(jiǎn)介

DSIO是Digital Signal Input/Output（數(shù)字信號(hào)輸入/輸出）模塊的簡(jiǎn)稱(chēng)，此模塊可以用于數(shù)字信號(hào)的發(fā)送（source）、抓?。╟apture）及分析（analyze）等操作，是J750EX測(cè)試系統(tǒng)中十分重要的一個(gè)組件。

此模塊的應(yīng)用方法十分靈活，轉(zhuǎn)換測(cè)試需要輸入的高速數(shù)字波形，器件寄存器需要?jiǎng)討B(tài)寫(xiě)入的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，獨(dú)立存在于數(shù)字測(cè)試矢量中的數(shù)據(jù)發(fā)送，以及對(duì)上述各類(lèi)數(shù)據(jù)的抓取操作均可以使用該模塊順利完成。

對(duì)AM29LV160DT的測(cè)試就采用了DSIO可以獨(dú)立于測(cè)試矢量、對(duì)個(gè)別管腳單獨(dú)發(fā)送所需的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)這一功能。

3.2采用DSIO模塊的測(cè)試方案設(shè)計(jì)

3.2.1硬件設(shè)計(jì)

按照DSIO模塊所在的測(cè)試系統(tǒng)digital board位置，繪制AM29LV160DT的測(cè)試DUT板，實(shí)物如圖5所示。

表1　指令定義

表2　芯片總線(xiàn)操作

圖5　AM29LV160DT的測(cè)試板

3.2.2軟件設(shè)計(jì)

進(jìn)行器件的編程操作測(cè)試時(shí)，除采用J750EX測(cè)試系統(tǒng)的IG-XL軟件對(duì)器件的PIN腳定義、系統(tǒng)通道定義、輸入/輸出腳位電平、信號(hào)的時(shí)序等進(jìn)行常規(guī)設(shè)置外，還需要使用J750EX系統(tǒng)的VBT編程環(huán)境對(duì)DSIO進(jìn)行必要的配置，來(lái)完成相應(yīng)的控制操作。具體實(shí)施步驟如下：

（1）按照J(rèn)750EX的標(biāo)準(zhǔn)編程方法，完成對(duì)AM29LV160DT的PIN腳定義、系統(tǒng)通道定義、PIN LEVELS、TIME SET、TEST INSTANCE等的設(shè)置；

（2）編寫(xiě)測(cè)試矢量，定義A0～A19腳為DSIO的數(shù)據(jù)source端（digsrc），在pattern中用微控制指令“send”設(shè)置數(shù)據(jù)傳送的觸發(fā)點(diǎn)，如圖6；

圖6　DSIO調(diào)用的測(cè)試矢量

（3）在測(cè)試系統(tǒng)的VB編程環(huán)境中調(diào)用系統(tǒng)資源，為AM29LV160DT施加相應(yīng)的電源電壓、輸入電平等，載入pattern，然后控制DSIO向A0～A19腳發(fā)送特定算法生成的數(shù)據(jù)；

（4）判別pattern的PASS/FAIL，從而對(duì)編程功能測(cè)試的正確與否做出判定。

VBT測(cè)試程序的代碼如圖7。

AM29LV160DT的扇區(qū)擦除操作（Sector Erase）同編程操作一樣，也需執(zhí)行一定數(shù)量總線(xiàn)周期的指令。因此，可對(duì)照編程操作方法用J750EX測(cè)試系統(tǒng)的DSIO模塊如法進(jìn)行，以便于簡(jiǎn)單、高效地進(jìn)行此項(xiàng)功能測(cè)試。

圖7　DSIO的操作代碼

4　結(jié)束語(yǔ)

NOR型FLASH存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)必須要通過(guò)寫(xiě)入指令來(lái)啟動(dòng)其內(nèi)置編程及擦除算法，這一特點(diǎn)決定了在使用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)衡量它的功能是否能滿(mǎn)足使用要求時(shí)，將面臨繁雜的測(cè)試矢量編寫(xiě)問(wèn)題。采用Teradyne公司J750EX測(cè)試系統(tǒng)的DSIO模塊，可以十分簡(jiǎn)便、高效地解決這一難題。本文以AMD公司的AM29LV160DT為例，介紹了一種應(yīng)用DSIO模塊動(dòng)態(tài)生成測(cè)試矢量，從而實(shí)現(xiàn)NOR型FLASH存儲(chǔ)器功能評(píng)價(jià)的方法，使得大容量NOR型FLASH存儲(chǔ)器的功能測(cè)試開(kāi)發(fā)更為簡(jiǎn)便、迅捷，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建NOR型FLASH存儲(chǔ)器測(cè)試平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，以滿(mǎn)足FLASH存儲(chǔ)器應(yīng)用的廣泛需求。

參考文獻(xiàn)：

[1] Neamen, D A.電子電路分析與設(shè)計(jì)——模擬電子技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009. 118-167.

[2] 16 Megabit（2 M x 8-Bit/1 M x 16-Bit）Am29LV160D[P]. AMD, Inc.

王征宇（1976—），女，河南汝南人，高級(jí)工程師，現(xiàn)在中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第58研究所從事集成電路的測(cè)試工作。

The Research of Testing Technology for Flash Memory of NOR Type

WANG Zhengyu, ZHAO Hua
（China Electronics Technology Group Corporation No.58 Research Institute, Wuxi 214035, China）

Abstract：Flash memory of NOR type because of the characteristics which can keep data for a long time（non-volatile）, is widely used as storage medium for all kinds of portable digital equipment, but because this type of device programming and erasing are required to write specific instructions, to start the built-in program/Erase algorithm, which makes the automatic test system test it very difficultly, therefore, research to testing technology for Flash memory of NOR type, and the developing test platform of such devices,are both very important. In the paper, taking AM29LV160DT（AMD, Inc.）as an example,we first introduce its basic working principle, and then expatiate detailedly on the method of generating test vector dynamically used by the DSIO module of J750EX system.Thus we can evaluate the function of Flash memory of NOR type more conveniently and efficiently.

Keywords:NOR type FLASH; DSIO

作者簡(jiǎn)介：

收稿日期：2015-12-11

中圖分類(lèi)號(hào)：TN307

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1681-1070（2016）03-0015-05