专利名称：器件测试设备和测试方法
技术领域：
本发明涉及一种测试待测器件例如象大规模集成电路(LSI)晶片那样的半导体集成电路的设备和方法，尤其是涉及一种能够同时对很多待测器件执行独立测试的测试设备和测试方法。
背景技术：
按照惯例，同时对多个待测器件进行独立的测试(例如，日本实用新型申请公开No.64-47148/1989)。图1是日本实用新型申请公开No.64-47148/1989中公开的常规测试设备的框图。该测试设备包括由存储了独自运行的测试程序的微处理器控制的多个测试单元31-33；具有用于监控各个测试单元31-33的操作状况的监控功能和人机接口功能的处理器单元1；以及用于控制各个测试单元31-33与处理器单元1之间的通信路径的接口控制单元2。测试单元31-33与待测器件41-43一对一地连接。测试单元31-33具有相同的内部结构，且包括用于控制内部操作的微处理器51-53；用于测试相应的待测器件41-43的测试电路61-63；以及用于与接口控制单元2通信的接口71-73。
当通过这种结构测试多个待测器件时，首先，处理器单元1通过接口控制单元2向测试单元31输出通信请求。在接口控制单元2认可通信请求之后，接口控制单元2确保到测试单元31的通信路径，并且通过测试单元31中的接口71将来自处理器单元1的通信请求发送给微处理器51。微处理器51根据情况通过接口71和接口控制单元2发回一条通知给处理器单元1。尤其是，如果通信可行，微处理器51发送一条指示通信可行的通知，以及如果通信不可行，微处理器51发送一条指示通信不可行的通知。
如果发自微处理器51的通知指出通信可行，处理器单元1通过接口控制单元2和接口71将开始测试请求发送给微处理器51。在微处理器51认可开始测试请求之后，微处理器51执行测试程序，并操作测试电路61以便启动对待测器件41的测试。类似，处理器单元1一个接一个地对测试单元32和33执行该操作，启动对待测器件42和43的测试。而且，处理器单元1能够通过经由接口控制单元2轮询测试单元31-33的操作状况，来响应来自各个测试单元31-33的请求。
当从测试单元31传送指示测试完成的数据时，首先，微处理器51通过测试单元31中的接口71向接口控制单元2发送传送请求。在接口控制单元2认可传送请求之后，接口控制单元2向处理器单元1输出传送请求，并确保处理器单元1与微处理器51之间的通信路径。当处理器单元1通过轮询认可来自微处理器51的传送请求时，处理器单元1通过接口控制单元2和接口71将一条指示数据传送可行的通知发回给微处理器51。微处理器51认可数据传送可行，并将指示测试完成的数据传送给处理器单元1。
此后，处理器单元1断开在接口控制单元2中的处理器单元1与微处理器51之间的通信路径，并处理发自微处理器51的数据，然后通过轮询来监控是否有来自其它测试单元32或33的、指示测试完成的数据的传送请求。处理器单元1重复该操作，当所有的测试单元31-33都传送了指示测试完成的数据时，测试完成。
此外，在包含测定数据的测试结果从各个测试单元31-33被传送给处理器单元1的情况下，与指示测试完成的数据的传送相似，处理器单元1一个接一个地与微处理器51-53通信，各个微处理器51-53传送测试结果，以及发送的数据在处理器单元1中被处理。
近些年来，为了提高测试多个待测器件的效率，已开始使用晶片批量测试。在通过上述的如晶片批量测试中那样的常规技术的结构和测试方法同时对许多待测器件执行独立测试的情况下，因为测试单元一对一地连接到各个待测器件，因此要同时提供与要测试的待测器件相同数目的测试单元和测试单元中的微处理器，并且必须通过经由接口控制单元一个接一个地与各个测试单元中的许多微处理器顺序地通信，来从一个处理器单元输出测试开始请求。而且，一个处理器单元需要响应来自许多微处理器的指示测试完成的数据的传送请求和测试结果的传送请求。
换句话说，由于一个处理器单元需要对所有微处理器执行控制(请求开始测试等等)以及执行管理(例如来自各个微处理器的测试完成请求，测试结果的传送请求，以及传送的测试结果的处理)，处理器单元与每个微处理器之间的通信时间和微处理器中的处理时间随着要同时测试的待测器件的数目的增大而增加。而且，由于受通信时间和处理时间增加的影响，使得在各个测试单元中获得的测试结果的传送时间和直到测试结果被传送出去为止的等待时间增加了。结果，存在着测试效率降低的问题，从而影响了大规模生产。
发明内容
为解决上述问题提出了本发明，本发明的目的是提供一种能够同时对很多待测器件执行独立的测试且大大提高测试效率的测试设备和测试方法。
本发明的测试设备是对多个待测器件的每一个进行独立测试的测试设备，并包括控制器，用于为待测器件发送测试请求和接收待测器件的测试结果；多个测试单元，用于分别对待测器件执行测试并接收测试结果；以及一个或多个控制单元，所述一个或多个控制单元被提供在控制器与测试单元之间，用于根据来自控制器的测试请求控制各个测试单元中的测试过程，并把在测试单元中获得的测试结果传送给控制器。
根据本发明的测试设备，除上述结构之外，控制单元包括选择装置，用于产生从连接到所述选择装置的多个测试单元当中选择一个测试单元的选择信号；用于从多个测试单元获得测试结果并逐个测试单元地存储测试结果的装置；命令装置，用于产生命令给与来自控制器的测试请求相对应的测试单元；用于存储用来识别测试单元中的测试过程是否已完成的识别数据的装置；以及用于存储要被加载到每个测试板中的测试程序的装置。
根据本发明的测试设备，除上述结构之外，测试单元的每一个包括用于响应由选择装置产生的选择信号来使能(enable)其自身的装置；认可装置，用于认可由命令装置产生的命令；以及测试装置，用于根据命令对相应的待测器件执行测试。
根据本发明的测试设备，除上述结构之外，测试单元每一个还包括第一存储装置，用于存储在测试装置中获得的测试结果；第二存储装置，用于存储从控制单元加载的测试程序；以及用于根据来自控制单元的指令使能(enable)认可装置、第一存储装置和第二存储装置之一的装置。
本发明的测试方法是对多个待测器件进行测试的测试方法，并包括提供控制器，用于为待测器件发送测试请求和接收待测器件的测试结果；为多个待测器件每一个提供一个测试单元，用于对待测器件每一个执行测试；提供控制单元，用于管理多个待测器件；以及并行地操作由控制单元管理的多个测试单元，以便同时对各个待测器件执行独立的测试。
根据本发明的测试方法，在上述方法中，还提供多个控制单元，以及并行地操作多个控制单元以便管理测试单元。
本发明的测试设备和测试方法在控制器与多个测试板之间提供多测试板控制单元，所述多测试板控制单元用于认可来自控制器的请求并将通过控制和管理各个测试板分类的测试结果传送给控制器，并且各个测试板并行地测试相应的待测器件。因此，有可能同时对很多待测器件如半导体集成电路执行独立的测试，并且测试效率极高。注意，当多个这种多测试板控制单元被提供且并行操作时，有可能同时对更多待测器件执行独立的测试，并且测试效率进一步提高。
由以下连同附图的详细说明，本发明的以上及进一步目的和特征将变得更明显。
图1显示了常规测试设备的结构的例子；图2显示了根据本发明的半导体集成电路测试设备的整个结构；图3显示了多测试板控制器的内部结构；图4显示了测试板的内部结构；以及图5A和图5B显示了多测试板控制器与测试板的连接状态。
具体实施例方式
以下将参照图解说明了本发明实施例的附图，来详细说明本发明。图2至图5B说明了根据本发明的测试设备，尤其是，图2显示了本发明的整个结构，图3显示了图2所示的多测试板控制器的内部结构，图4显示了图2所示的测试板的内部结构，以及图5A和图5B显示了多测试板控制器与测试板的连接状态。
如图2所示，本发明的用于待测器件例如半导体集成电路的测试设备包括一个控制器1101；作为控制单元的多个多测试板控制器1201-1203；以及作为测试单元连接到各自多测试板控制器1201-1203的多个测试板1301-1303、1401-1403、1501-1503。控制器1101是个处理器，其具有控制和管理各个多测试板控制器1201-1203的功能，以及人机接口功能。
控制器1101与各个多测试板控制器1201-1203利用以太网1102连接，而各个多测试板控制器1201-1203与各个测试板1301-1303、1401-1403、1501-1503利用测试板控制总线1901-1903连接，从而多测试板控制器1201、1202和1203响应来自控制器1101的请求并行地操作，并且并行地控制和管理各个测试板1301-1303、1401-1403、1501-1503。为每个测试板1301-1303、1401-1403、1501-1503提供一个作为待测试对象的待测器件(以下被称为DUT)1601-1603、1701-1703、1801-1803，例如半导体集成电路。
如图3和图5A所示，多测试板控制器1201包括通信部分2201，控制部分2203，测试程序加载器部分2204，测试板选择部分2205，数据记录存储部分2206，命令产生部分2207，测试完成认可部分2208，以及控制接口2209。
通信部分2201控制通过以太网1102与控制器1101的通信。控制部分2203控制整个多测试板控制器1201。测试程序加载器部分2204存储要被加载到测试板1301-1303每一个中的测试程序的数据。测试板选择部分2205产生用于选择测试板1301-1303之一的测试板选择信号，以及用于选择测试板1301、1302和1303上的命令认可部分2405、2505、2605、上传存储器2404、2504、2604和下载存储器2410、2510、2610之一的测试板内选择信号。
数据记录存储部分2206从各个测试板1301-1303中的上传存储器2404、2504和2604中检索包含测定数据的测试结果，并通过根据测试板1301-1303对结果分类，来存储结果。命令产生部分2207产生对应于控制器1101的请求的命令。测试完成认可部分2208认可哪个测试板已完成测试，或者是否所有测试板1301-1303都完成测试。控制接口2209是到各个测试板1301-1303的接口，并控制与测试板1301-1303每一个的通信。
利用上述结构，多测试板控制器1201能够认可来自控制器1101的请求，根据请求控制和管理各个测试板1301-1303，以及将包括根据测试板1301-1303分类的测试结果的数据传送给控制器1101。
注意，虽然图3和图5A只说明了多测试板控制器1201的内部结构，但是其它的多测试板控制器1202和1203具有与多测试板控制器1201相同的内部结构。由于组成元件的功能相同，因此省略了对多测试板控制器1202和1203的图解与说明。
还有，如图4和图5B所示，各个测试板1301-1303具有控制接口2402、2502、2602，测试板使能认可部分2403、2503、2603，上传存储器2402、2504、2604，命令认可部分2405、2505、2605，微处理器2407、2507、2607，测试程序存储部分2408、2508、2608，测试电路2409、2509、2609，下载存储器2410、2510、2610，以及中央处理器(CPU)总线2411。
控制接口2402、2502和2602每一个都是通过测试板控制总线1901到多测试板控制器1201的接口。测试板使能认可部分2403、2503和2603根据通过多测试板控制器1201的测试板选择部分2205产生的测试板选择信号，使能相应的测试板或所有的测试板1301-1303，以及根据测试板内的选择信号使能命令认可部分2405、2505、2605、上传存储器2404、2504、2604和下载存储器2410、2510、2610之一。
测试电路2409、2509和2609对相应的DUT 1601、1602、1603执行测试。微处理器2407、2507和2607分别控制测试电路2409、2509和2609。
下载存储器2410、2510和2610每一个临时存储发自多测试板控制器1201的测试程序加载器部分2204的测试程序的数据。上传存储器2404、2504和2604分别临时存储在测试板1301、1302和1303中获得的测试结果。测试程序存储部分2408、2508和2608存储测试程序的数据。一旦测试程序数据被存储在下载存储器2410、2510、2610之后，测试程序数据就被传送给并存储在测试程序存储部分2408、2508、2608中。然后，在微处理器2407、2507和2607的控制下，根据测试程序存储部分2408、2508和2608中的测试程序执行测试。
利用这种结构，有可能从多测试板控制器1201控制和管理各个测试板1301-1303，以及检索在各个测试板1301-1303中获得的测试结果。
注意，虽然图4和图5B只示出了连接到多测试板控制器1201的测试板1301-1303的内部结构，但是连接到其它多测试板控制器1202、1203的测试板1401-1403、1501-1503也具有与测试板1301-1303相同的内部结构。由于组成元件的功能相同，因此省略了对测试板1401-1403和1501-1503的内部结构的图解和说明。
响应控制器1101的请求，各个多测试板控制器1201、1202和1203并行地操作，并且并行地控制和管理各个测试板1301-1303、1401-1403、1501-1503。由于控制器1101只需控制和管理适当数目的多测试板控制器1201、1202和1203，因此通信时间变短了。而且，由于多测试板控制器1201、1202和1203对来自各自测试板1301-1303、1401-1403和1501-1503的测试结果进行分类，并将分类的测试结果传送给控制器1101，因此控制器1101中的处理时间变短了。因此，由于通信所花的时间变短了，并且控制器1101中的处理时间变短了，从而即使象在晶片批量测试中那样对许多DUT(例如半导体集成电路之类的DUT)同时执行独立的测试，测试效率也不会降低。
接下来，将说明根据本发明的测试过程的实际操作。首先，下面将说明以下操作从把来自控制器1101的测试开始请求发送给各个测试板1301-1303、1401-1403、1501-1503的操作，直到通过各个测试板1301-1303、1401-1403和1501-1503同时启动测试的操作。
首先，控制器1101一个接一个地与各个多测试板控制器1201-1203通信，并将控制器1101中的测试程序数据一个接一个地传送给各个多测试板控制器1201-1203。多测试板控制器1201-1203每一个将发自控制器1101的测试程序数据存储到测试程序加载器部分2204中，并向控制器1101通知存储已完成。
接下来，控制器1101控制多测试板控制器1201-1203每一个的控制部分2203，去从测试板选择部分2205发送测试板选择信号和测试板内选择信号给测试板1301-1303、1401-1403和1501-1503，以及选择相应的测试板1301-1303、1401-1403、1501-1503和下载存储器2410-2610。当各个测试板1301-1303、1401-1403和1501-1503的测试程序相同时，所有的测试板1301-1303、1401-1403和1501-1503都被选中，并且测试程序从多测试板控制器1201-1203被写进所有测试板1301-1303、1401-1403和1501-1503的下载存储器2410-2610中。当各个测试板1301-1303、1401-1403和1501-1503的测试程序不同时，相应的测试程序一个接一个地被写进各个测试板1301-1303、1401-1403和1501-1503的下载存储器2410-2610中。当测试程序数据改变时，执行这些操作，并且如果数据没有变化，不执行这些操作。
接下来，控制器1101一个接一个地与各个多测试板控制器1201-1203通信，并且一个接一个地将测试开始请求发送给各个多测试板控制器1201-1203。
注意，虽然以多测试板控制器1201为例子来提供以下的说明，但是在认可来自控制器1101的测试开始请求之后，各个多测试板控制器1201-1203并行地操作，并且各个测试板1301-1303、1401-1403、1501-1503也并行地操作。
在认可来自控制器1101的测试开始请求之后，多测试板控制器1201从测试板选择部分2205产生用于选择所有测试板1301-1303的信号，以及用于选择命令认可部分2405、2505、2605的信号，并从命令产生部分2207产生测试开始的命令信号。这些信号通过控制接口2209和测试板控制总线1901输入到各个测试板1301-1303的测试板使能认可部分2403、2503、2603，并且测试板使能认可部分2403、2503、2603验证命令认可部分2405、2505、2605。
同时，因为微处理器2407、2507和2607分别监控命令认可部分2405、2505和2605，因此微处理器2407、2507和2607认为该验证是测试开始请求，并根据存储在各个测试程序存储部分2408、2508、2608中的测试程序控制各个测试电路2409、2509、2609，以及同时且独立地开始对各个DUT 1601-1603进行测试。
接下来，下面将说明以下操作把在各个测试板1301-1303、1401-1403、1501-1503中执行的测试的结果存储到控制器1101中的操作；以及直到控制器1101认可所有测试板1301-1303、1401-1403、1501-1503的测试完成为止被执行的操作。注意，虽然是以多测试板控制器1201和连接到多测试板控制器1201的测试板1301-1303为例子来提供以下说明，但是各个多测试板控制器1201-1203并行地操作，且各个测试板1301-1303、1401-1403、1501-1503也并行地操作。
各个测试板1301-1303将所获得的测试结果一个接一个地存储到各自上传存储器2404、2504、2604中，并且将用于当测试完成时确定测试完成的完成确定数据存储到各自上传存储器2404、2504、2604中。
另一方面，多测试板控制器1201从测试板选择部分2205产生用于选择一个测试板1301的测试板选择信号和用于选择上传存储器2404的测试板内选择信号。这些信号通过控制接口2209和测试板控制总线1901输入到测试板1301中。因此，测试板1301被使能，上传存储器2404被选中且可存取。
此时，多测试板控制器1201检索被存储在上传存储器2404中的测试结果，确认在检索的数据中是否有用于确定测试完成的完成确定数据，并将检索的测试结果存储在数据记录存储部分2206的预定区域中。数据记录存储部分2206的存储区域被分为对应于各个测试板1301-1303的多个部分，来自测试板1301的结果被存储在分配给测试板1301的区域中。而且，如果在检索的数据中有用于确定测试完成的完成确定数据，则指示测试板1301的测试已完成的结果被存储在测试完成认可部分2208中。
从而，多测试板控制器1201一个接一个地选择各个测试板1301-1303，检索被存储在各个上传存储器2404、2504、2604中的测试结果，确认在检索的数据中是否有用于确定测试完成的完成确定数据，将检索的测试结果存储在数据记录存存储部分2206的预定区域中，以及如果在检索的数据中有用于确定测试完成的完成确定数据，重复将指示测试完成的结果存储在测试完成认可部分2208中的操作。
当一些或更多数据被存储在数据记录存储部分2206中时，通过与控制器1101通信，将存储在数据记录存储部分2206中的数据传送给控制器1101。
当在测试完成认可部分2208中认可了所有测试板1301-1303的测试完成时，通过与控制器1101通信，发出指示所有测试板1301-1303测试完成的通知。
从而，当控制器1101已从所有的多测试板控制器1201-1203收到指示测试完成的通知时，控制器1101认可所有测试板1301-1303、1401-1403、1501-1503的测试完成，并结束过程。
注意，当把测试结果从每个测试板的上传存储器传送给多测试板控制器的数据记录存储部分时，有可能从测试开始直到测试结束从每个测试板一起传送数据，或者有可能将测试结果分为一些数据块，并一个接一个地传送数据块。由于传送的测试结果被存储和写进数据记录存储部分中预先分配的区域中，因此本发明能够容易地同时满足一起传送数据和分开传送数据这两种情况。
而且，当从一个测试板的所有或分开的测试结果的传送完成，且过程转到从另一个测试板传送数据给多测试板控制器时，完成传送的测试板能够根据下一个测试程序操作测试电路，并对DUT执行测试。此外，没有执行传送的测试板也能够执行测试。
如上所述，根据本发明的半导体集成电路测试设备和测试方法，在控制器与多个测试板之间提供了能够认可控制器的请求、控制和管理各个测试板以及传送分类的测试结果给控制器的多测试板控制器，并在每个测试板上提供了用于执行来自多测试板控制器的控制和管理的装置。因此，可以象晶片批量测试一样同时对极多数目的待测器件进行独立地测试，并且可提高生产效率和生产率。
另外，因为在每个测试板上提供了测试板使能认可部分和上传存储器，因此多测试板控制器可以不用与各个微处理器通信就能够检索在各个测试板中获得的测试结果。因此，多测试板控制器的负担减轻了，并且有可能增加能够连接到多测试板控制器的测试板的数目。
而且，在象晶片批量测试一样同时对很多待测器件进行独立测试的情况下，由于需要与待测器件一样多的测试板，因此测试板必须小而便宜。另一方面，在本发明中，由于微处理器不需要与多测试板控制器通信，因此不要求微处理器具有高性能，由此处理器周围的器件的数目减少了，且测试板的尺寸也减小了。结果，可提供便宜的测试设备。
因为可以在不背离本发明的本质特征的精神的情况下以多种形式实施本发明，因此本实施例是说明性而非限制性的，既然本发明的范围是由权利要求而非权利要求之前的说明限定的，因此落入权利要求的界限和范围之内的所有改变或权利要求界限和范围的等效界限和范围都被权利要求所包含。
权利要求
1.一种用于独立地测试多个待测器件的每一个的测试设备，包括控制器，用于为待测器件发送测试请求并接收待测器件的测试结果；多个测试单元，用于分别对待测器件执行测试，并接收测试结果；以及一个或多个控制单元，所述一个或多个控制单元被提供在所述控制器与所述测试单元之间，用于根据来自所述控制器的测试请求控制各个测试单元中的测试过程，并且把在所述测试单元中获得的测试结果传送给所述控制器。
2.根据权利要求1所述的测试设备，其特征在于所述控制单元包括选择装置，用于产生用来从连接到所述选择装置的多个测试单元当中选择一个测试单元的选择信号；用于从多个测试单元获得测试结果并逐个测试单元地存储测试结果的装置；命令装置，用于产生命令给与来自所述控制器的测试请求相对应的测试单元；用于存储用来识别测试单元中的测试过程是否已完成的识别数据的装置；以及用于存储要被加载到每个测试板中的测试程序的装置。
3.根据权利要求2所述的测试设备，其特征在于所述测试单元的每一个包括用于响应由所述选择装置产生的选择信号来使能其自身的装置；认可装置，用于认可由所述命令装置产生的命令；以及测试装置，用于根据命令对相应的待测器件执行测试。
4.根据权利要求3所述的测试设备，其特征在于所述测试单元的每一个还包括第一存储装置，用于存储在所述测试装置中获得的测试结果；第二存储装置，用于存储从所述控制单元加载的测试程序；以及用于根据来自所述控制单元的指令使能所述认可装置、所述第一存储装置和所述第二存储装置之一的装置。
5.一种测试多个待测器件的测试方法，包括以下步骤提供控制器，用于为待测器件发送测试请求和接收待测器件的测试结果；为多个待测器件的每一个提供一个测试单元，用于对待测器件每一个执行测试；提供控制单元，用于管理多个测试单元；以及并行地操作由所述控制单元管理的多个测试单元，以便同时对各个待测器件执行独立的测试。
6.根据权利要求5所述的测试方法，其特征在于提供多个控制单元，以及并行地操作多个控制单元以管理测试单元。
全文摘要
一种用于执行测试的测试板，为多个待测器件(DUT)如半导体集成电路的每一个提供一个这种测试板，提供了用于管理这些测试板的多测试板控制器，以及并行地操作由每个多测试板控制器管理的多个测试板，以便同时对各个DUT执行独立的测试。
文档编号G01R31/28GK1574268SQ20041004643
公开日2005年2月2日 申请日期2004年5月31日 优先权日2003年5月30日
发明者松本享三 申请人:夏普株式会社
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
