季偉偉，倪曉東，張凱虹，杜元勛

（中國電子科技集團公司第五十八研究所，江蘇無錫214035）

基于J750EX測試系統(tǒng)的大容量NOR型FLASH測試方法

季偉偉，倪曉東，張凱虹，杜元勛

（中國電子科技集團公司第五十八研究所，江蘇無錫214035）

NOR型FLASH存儲器因其技術(shù)顯著的高可靠性、能長久存儲代碼數(shù)據(jù)的非易失性（Non-Volatile）特點，在關(guān)注可靠性勝過性價比的軍工和航空航天領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。但由于此類器件在線編程及擦除操作較繁瑣，從而使得利用自動測試系統(tǒng)對其進行測試具有較高難度。因此，探索NOR型FLASH存儲器的測試技術(shù)，并開發(fā)此類器件的測試平臺具有十分重要的意義。首先以MICRON公司的PC28F00AM29EW為例，介紹了NOR型FLASH存儲器的基本工作原理，接著詳細闡述了一種采用J750EX測試系統(tǒng)的DSIO模塊結(jié)合FLASH分塊操作的測試方法，從而能夠更簡便、高效地對NOR型FLASH存儲器的功能進行評價。

NOR型FLASH；DSIO；J750EX

1 概述

FLASH(FLASH Memory，閃存)作為在ROM、EPROM、EEPROM等幾種非易失性存儲器技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的新型存儲技術(shù)，集非易失性存儲器的特點，為目前非易失性半導體存儲器的主流。與EPROM相比，F(xiàn)LASH具有不需要特殊的高電壓、系統(tǒng)電可擦除和可重復編程等優(yōu)勢；與EEPROM相比，具有成本低、密度大的特點。隨著技術(shù)的發(fā)展，NOR型FLASH具備芯片內(nèi)執(zhí)行（XIP，eXecute In Place）性能等帶給系統(tǒng)啟動速度快和低功耗的特點，在大容量數(shù)據(jù)代碼存儲方面占有重要地位。同時，XIP的特性決定其無法直接對地址單元進行讀寫操作，隨寫隨讀，這使得對于此類大容量器件的測試具有一定難度。本文介紹了基于Teradyne公司J750EX測試系統(tǒng)的DSIO模塊來實現(xiàn)對NOR型FLASH性能評價的測試方案。

2 PC28F00AM29EW基本工作原理

FLASH在基本存儲結(jié)構(gòu)上都是大致一樣的，但是整個內(nèi)存架構(gòu)的組織不盡相同，而且在存儲單元的控制上也有相當大的區(qū)別。NOR型FLASH的結(jié)構(gòu)為每個Bit行下的基本存儲單元并聯(lián)，當某個Word行被選中后便可實現(xiàn)位讀取，且具有較高的讀取速率。這種并聯(lián)結(jié)構(gòu)決定了金屬導線占用很大的面積，因此NOR FLASH的存儲密度較低，適用于code-storage（碼存儲）；同時這種并聯(lián)結(jié)構(gòu)決定了NOR型FLASH具有存儲單元可獨立尋址且讀取效率高的特性，因此可以直接在NOR中運行（即具有RAM的特性）。本文以MICRON公司的PC28F00AM29EW為例，簡要介紹NOR型FLASH的基本工作原理，原理框圖如圖1所示。

圖1 PC28F00AM29EW原理框圖

2.1 PC28F00AM29EW的引腳定義

PC28F00AM29EW(1+1)Gb FLASH為雙die堆疊2Gb FLASH，根據(jù)A26地址位選擇上下die（A26=1選中Upper die，A26=0選中Lower die），采用64 Pin BGA封裝，引腳示意圖如圖2所示。電路各個引腳定義如下（下列管腳名稱中，標有“#”標記的表示在低電平下有效）。

（1）A[MAX:0]：地址輸入引腳，當執(zhí)行READ/ WRITE命令時，通過發(fā)送對應(yīng)指令來選擇對應(yīng)的基本存儲單元。

（2）CE#：片選輸入信號，低電平有效。只有當片選信號有效后，F(xiàn)LASH才能進行正常讀寫功能。若為高，輸出數(shù)據(jù)為高阻態(tài)，電路進入待機狀態(tài)。

（3）OE#：輸出使能輸入信號，控制總線讀操作。

（4）WE#：寫使能輸入信號，控制總線指令界面的寫操作。

（5）BYTE#：數(shù)據(jù)位選擇輸入信號，當為低時電路有效數(shù)據(jù)位為8位，為高時電路有效數(shù)據(jù)位為16位。

（6）RST#：復位輸入信號，使電路恢復初始狀態(tài)。

（7）DQ[14:0]：數(shù)據(jù)輸入輸出信號。

（8）DQ15/A-1：數(shù)據(jù)輸入輸出位或地址位。當電路工作在16位總線模式，為數(shù)據(jù)輸入輸出位，當電路工作在8位總線模式，為地址位的最低有效位。

（9）VCC：電源電壓，為讀、寫、編程、擦除等操作提供電源。

（10）VCCQ：輸入輸出腳電源電壓，為輸入輸出引腳供電。

（11）VSS：地腳。

（12）RFU：空引腳。

圖2 PC28F00AM29EW引腳定義

2.2 PC28F00AM29EW的工作過程

電路在執(zhí)行相應(yīng)編程、擦除、讀取等命令序列前，需要先查空（BLANK CHECK）芯片，確認空芯片后初始化內(nèi)置編程、擦除、讀取算法，此內(nèi)置算法執(zhí)行電子操作之前可自動預處理，并校驗存儲單元頁面。芯片在執(zhí)行編程、擦除及讀取等操作前需要寫入不同總線周期的指令定義（如表1所示）。芯片的總線操作方法、輸入和控制信號的電平要求及產(chǎn)生的輸出見表2。

當觀測到RY/BY#腳或DQ7（數(shù)據(jù)表決）和DQ6（綁定）狀態(tài)位發(fā)生變化即編程或擦除周期完成后，芯片即可讀取存儲陣列中的數(shù)據(jù)或是接受其他命令。數(shù)據(jù)表決算法流程如圖3所示。

表1 指令定義

表2 總線操作

圖3 數(shù)據(jù)表決算法流程

3 PC28F00AM29EW測試方案

結(jié)合以上PC28F00AM29EW大容量器件的基本原理、內(nèi)存情況可知，在對器件執(zhí)行編程、擦除等操作時，需要在每個地址單元中寫入特定總線周期的指令，這大大超出了測試系統(tǒng)所能達到的最大矢量深度，使得測試器件的過程變得異常繁復。因此，我們選用Teradyne（泰瑞達）公司的J750EX測試系統(tǒng)中的DSIO模塊來解決大容量存儲器深度矢量的問題。

3.1 J750EX測試系統(tǒng)DSIO模塊簡介

DSIO是數(shù)字信號輸入/輸出（Digital Signal Input/Output）模塊的簡稱，此模塊可以用于數(shù)字信號的發(fā)送（source）、抓取（capture）及分析（analyze）等操作，是J750EX測試系統(tǒng)中十分重要的一個組件。該模塊的應(yīng)用方法十分靈活，包括輸入高速數(shù)字波形、動態(tài)寫入數(shù)字數(shù)據(jù)、發(fā)送獨立存在于數(shù)字測試矢量中的數(shù)據(jù)以及對上述各類數(shù)據(jù)進行抓取操作。本文對PC28F00AM29EW的測試就采用了DSIO可以獨立于測試矢量、對個別管腳單獨發(fā)送所需的數(shù)字數(shù)據(jù)這一功能。

3.2 PC28F00AM29EW的測試方案設(shè)計

3.2.1 功能測試

針對FLASH等存儲單元的各類故障案例，都有對應(yīng)的多種算法進行測試，來保證FLASH等存儲器件的性能正常。但不論哪種算法，對于大容量存儲器來說，測試矢量的長度也會隨其容量的增加而遞增，相應(yīng)的測試時間也隨之變長。以PC28F00AM 29EW為例，器件工作在8位數(shù)據(jù)位模式，地址位數(shù)為28位（A26，A25…A0，A-1），如采用較為簡單的全0/全1算法，遍歷其全部存儲單元仍需要約228=268435456（約260M，超出測試機最大矢量深度16 M）個以上的周期（還需包括控制指令占用的時間，深度又需擴大三四倍甚至更多，達到Gb級別），測試矢量的編寫相當繁雜。另外，J750EX測試系統(tǒng)的DSIO模塊一次最大可遍歷存儲單元周期數(shù)為223=8388608，不足以遍歷PC28F00AM29EW電路中的所有存儲單元，本文采取分塊操作結(jié)合DSIO模塊的測試方法能夠很好地解決這個問題。PC28F00AM29EW塊分區(qū)如表3所示，具體測試步驟如下。

表3 芯片塊分區(qū)

（1）按照DSIO模塊所在的測試系統(tǒng)digital board位置，結(jié)合器件速率、工作電流、抗干擾等相關(guān)因素繪制PC28F00AM29EW的測試DUT板。

（2）按照J750EX測試系統(tǒng)的編程方法，完成對PC28F00AM29EW的PIN腳定義，系統(tǒng)通道定義，PIN LEVELS、TIME SETS、TEST INSTANCE及FLOW TABLE等的設(shè)置；編寫測試矢量，定義A26～A-1腳為DSIO的數(shù)據(jù)發(fā)送端（source，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。

結(jié)合實際測試情況，將PC28F00AM29EW的BLOCK按照表4的方式重新劃分為1024×2（die）個塊，每個塊大小為223bit，并對應(yīng)不同BLOCK中地址位編程讀寫相應(yīng)的數(shù)據(jù)。由于利用DSIO結(jié)合VBT一次運行PATTERN的最大時間為500×223ns，單個BLOCK運行時間為100×223ns，考慮到測試周期為100 ns及測試效率，確定芯片測試的PATTERN一次運行5個BLOCK。為了實現(xiàn)對PC28F00AM29EW電路所有存儲單元讀寫擦除操作的全覆蓋測試，同時考慮到電路為雙die堆疊FLASH，本文測試了8個PATTERN共34個BLOCK，解決了存儲單元不夠的問題，大大降低了傳統(tǒng)測試中每個存儲單元需手動生成的工作量，提高測試覆蓋率的同時提高了工作效率。

表4 芯片塊新分區(qū)及對應(yīng)數(shù)據(jù)

（3）除了對器件進行基本的測試編程操作外，我們還需采用J750EX系統(tǒng)的VBT編程模式，在VB環(huán)境中調(diào)用測試系統(tǒng)資源，為PC28F00AM29EW施加相應(yīng)的VCC、VCCQ電壓、輸入電平等，載入PATTERN，然后控制DSIO向A26～A-1共28個地址位發(fā)送特定算法生成的數(shù)據(jù)。VBT測試程序的代碼如圖4所示。

（4）判別PATTERN的PASS/FAIL，從而對該項功能測試正確與否做出判定。

圖4 VBT測試代碼

3.2.2 參數(shù)測試

NOR型FLASH的測試主要考察的是編程、讀寫、擦除等功能方面的測試，而參數(shù)測試與普通類器件的測試過程類似，這里不再贅述。

4 結(jié)束語

對NOR型FLASH的性能進行評價一直都較繁復，不僅要通過各種指令實現(xiàn)讀寫擦除，更要考量如何能簡單、便捷地開展此類器件的測試評價工作，縮短測試開發(fā)周期，降低測試成本。本文以Micron公司的PC28F00AM29EW為例，提出了一種基于Teradyne公司J750EX測試系統(tǒng)DSIO模塊結(jié)合分塊操作的測試方法，使得大容量FLASH的功能測試開發(fā)更為簡便、迅捷，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建FLASH測試平臺，實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，以滿足對FLASH應(yīng)用日益增長的需求。

[1]Donald A Neamen.電子電路分析與設(shè)計:模擬電子技術(shù)[M].北京：清華大學出版社,2007.

[2]藍長新.Flash Memory的研究和設(shè)計實現(xiàn)[D].上海：復旦大學,2007.

[3]Parallel NOR Flash Embedded Memory PC28F00AM29EW [P].Micron Technology,In.

The Investigation of Testing Method for the High-Capacity FLASH of NOR Type Based on the J750EX Measuring System

JI Weiwei,NI Xiaodong,ZHANG Kaihong,DU Yuanxun
（China Electronics Technology Group Corporation No.58 Research Institute,Wuxi 214035,China）

As the technologyis remarkablyhigh reliability,and Non-Volatile that can store code data for a long time,flash memory of NOR type is widely used in the military field and aerospace industry where focusing on reliability over cost performance.However,as it's difficult for this device to program and erase online,which make it harder to test with the automatic test system.So it's of great significance to explore the testing technology of FLASH memory of NOR type,and develop the platform of such devices.Firstly,taking the PC28F00AM29EW(MICRON,Inc.)as an example,we introduce the basic working principle of NOR flash memory,and then expatiate detailedlyon the method of combining flash block operation with the DSIO module of J750EX system.Thus we can evaluate the function of flash memory of NOR type more conveniently and efficiently.

FLASHofNORtype;DSIO;J750EX

TN307

：A

：1681-1070（2017）09-0010-05

2017-5-22

季偉偉（1990—），男，江蘇鹽城人，碩士研究生，目前工作于中國電子科技集團公司第五十八研究所，主要從事集成電路測試工作。