專利名稱：Rf芯片測試方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及射頻(RF)測試方法，并且還涉及適于實現(xiàn)這種方法的測試系統(tǒng)。本發(fā)明特別(但并不只是)可應(yīng)用于測試集成電路芯片的RF功能以及測試這種功能是否符合預(yù)定的無線電標準或規(guī)范。
在制造射頻集成電路(IC或“芯片”)中需要進行測試，以確定所制造的IC是否符合無線電標準(例如BIuetoothTM，GSMTM，IEEE802.15.4)以及在其它方面是否可操作。通常，取放機將待測試的芯片器件放入一個適當構(gòu)造的測試板或?qū)ｉT的自動測試設(shè)備(ATE)的“測試頭”。ATE將適當?shù)臏y試信號施加到受測器件(DUT)，以及通過或者棄用器件。這種單個的芯片測試的問題是很耗費時間，從而增加了總制造成本。
在測試RF芯片的功能是否符合無線電標準中存在的另一個特定問題是，規(guī)范可能要求ATE同時產(chǎn)生若干特定的模擬RF信號，以便測試例如DUT的接收器的干擾性能。因此需要有專用的信號產(chǎn)生硬件，這增加了ATE的成本，從而又增加了生產(chǎn)商的開支。此外，施加這種信號通常要通過將長的探頭下伸到與芯片的管腳引線接觸，這需要一套專門構(gòu)造和控制的測試套件。使用這種探頭導(dǎo)致不確定的和難以定量的損耗，從而降低了任何此類測試的精度。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種用于測試RF芯片的改進的方法和系統(tǒng)。
按照本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于測試多個集成電路芯片是否符合無線電標準的方法，每個芯片具有發(fā)送和接收RF信號的發(fā)射裝置和接收裝置，這種方法包括●將這些芯片放置成相互接近；●相對一個已知良好的基準芯片測試每個芯片的發(fā)射裝置；●選擇若干芯片形成一個產(chǎn)生組，而剩下的芯片形成一個接收組；以及●用產(chǎn)生組產(chǎn)生的信號測試接收組。
按照本發(fā)明的另一個方面，提供了一種測試多個集成電路芯片的測試系統(tǒng)，每個芯片具有發(fā)送和接收RF信號的發(fā)射裝置和接收裝置，這種系統(tǒng)包括計算機，所述計算機具有用于與其所連接的測試裝置通信、對所述測試裝置進行控制和從所述測試裝置獲取數(shù)據(jù)的通信、控制和數(shù)據(jù)獲取裝置；包括多個適于物理地接納放置于其中的芯片并與該芯片電子地接口的芯片插口的所述測試裝置，每個插口配有信號傳播和衰減裝置，用來在計算機的控制下向每一個其他插口發(fā)送信號和從每一個其他插口接收信號；其中在操作中計算機選擇一組芯片以產(chǎn)生通過傳播裝置向一組接收測試芯片傳播的測試信號。
本發(fā)明的方法和系統(tǒng)實現(xiàn)了申請人的這一設(shè)想，即許多在RF領(lǐng)域內(nèi)的是否符合標準的測試需要產(chǎn)生若干信號，而在系統(tǒng)內(nèi)可以利用正被測試的RF芯片來產(chǎn)生這樣的信號。因此，提供了一種系統(tǒng)，其中利用一組例如已經(jīng)通過發(fā)射產(chǎn)生測試的芯片來產(chǎn)生測試其他芯片的接收硬件所需的信號。
優(yōu)選的是，所選的芯片的數(shù)量與特定測試所需的信號的數(shù)量相應(yīng)。例如，在一個干擾測試中，必須在某些規(guī)定的信道上產(chǎn)生一個“想要的”信號和兩個其他“干擾信號”，以確定接收器的質(zhì)量。在這樣一個示例性測試中，因此需要選擇三個芯片來進行測試。如果考慮在系統(tǒng)內(nèi)裝有八個芯片的情況，這樣的干擾測試要求選擇三個芯片(產(chǎn)生組)來向剩下的五個芯片(接收測試組)提供三個信號。測試后，可以選擇剛受測試的五個芯片中的三個芯片作為產(chǎn)生組，以向先前的產(chǎn)生組提供信號。于是，這樣的干擾測試為了測試所有的八個芯片只需要兩次“通過(pass)”，而不需要額外的信號產(chǎn)生硬件。與此相比，在傳統(tǒng)的系統(tǒng)中需要八個單獨的測試，該傳統(tǒng)系統(tǒng)還需要信號產(chǎn)生硬件來為上述示例性測試產(chǎn)生三個信號和單獨地探測(這具有包括由于這樣的探測導(dǎo)致的未知損耗的缺點)。
有益地的是，每個芯片的信號可以通過可編程衰減器衰減后再提供給測試芯片組。這允許測試所需的發(fā)射和接收功率的不平衡。例如，藍牙規(guī)范要求發(fā)射功率為0dBm，而芯片接收硬件需要-70dBm左右的信號，因此要求由這組芯片產(chǎn)生的信號有70dB的衰減。
在一個優(yōu)選實施例中，計算機是一個帶有將其與測試板接口的數(shù)字數(shù)據(jù)獲取卡的標準PC。對卡所獲取的數(shù)據(jù)的控制和測試例程和分析以軟件形式提供。因此，這種數(shù)字測試設(shè)備是比較經(jīng)濟和靈活的，可以就按照顧客需要安裝或下載的不同無線電規(guī)范進行不同測試。
下面將結(jié)合附圖僅以舉例的方式對本發(fā)明進行說明，在附圖中

圖1為一個作為受測器件(DUT)的RF芯片的電路的方框圖；圖2為一個用來測試如圖1所示的芯片的系統(tǒng)的示意圖；圖3為代表實現(xiàn)本發(fā)明的方法的示例性步驟的流程圖；圖4為代表實現(xiàn)本發(fā)明的方法的示例性步驟的另一個流程圖，其中執(zhí)行互調(diào)和其他接收器測試。
應(yīng)指出的是，這些附圖只是示意性的，并沒有按比例繪制。為了清晰和方便起見，在這些附圖中各部件的相對尺寸和比例已經(jīng)作了放大或縮小。相同的附圖標記通常用來標注在有所修改和不同的實施例中的相應(yīng)或類似的功能部件。
圖1示出了一個RF芯片的典型收發(fā)信機的體系結(jié)構(gòu)。這個體系結(jié)構(gòu)包括一個基帶部分10，它與發(fā)射鏈20連接，發(fā)射鏈20包括一個用來將預(yù)定的數(shù)字信號變換成一個模擬信號的數(shù)字-模擬變換器(DAC)、一個將這個信號與頻率合成器塊22的輸出混頻的混頻級和一個放大所得到的信號的功率放大器。接收鏈30包括一個天線濾波器、一個低噪聲放大器、一個混頻級和信道濾波和解調(diào)級。這樣的具有用于產(chǎn)生和發(fā)射/接收信號的發(fā)射和接收裝置的普通收發(fā)信機為熟悉該技術(shù)領(lǐng)域的人員所周知。在例如移動電話或個人數(shù)字助理(PDA)的應(yīng)用中，收發(fā)信機連接到一個用于輻射或接收所輻射信號的天線上。在一個測試環(huán)境內(nèi)，在合并入諸如移動電話之類的最終產(chǎn)品之前，收發(fā)信機塊(Tx)20和接收器塊(Rx)30連接到芯片的相關(guān)管腳上(如果已封裝)，或連接到施加在含有收發(fā)信機電路的硅管芯上的適當測試位置上的焊盤/探頭上(如果在封裝前進行測試的話)。
用來產(chǎn)生例如藍牙信號的集成電路可以通過諸如圖1所示的體系結(jié)構(gòu)與一個分層協(xié)議一起來產(chǎn)生藍牙信號。如在藍牙規(guī)范v1.1中所擬定的藍牙協(xié)議或規(guī)范要求這樣的芯片的無線電性能滿足一定測試要求。上述規(guī)范的20-32頁(在這里引用以作參考，讀者可以參看)特別規(guī)定了以下測試發(fā)射器的輸出功率和功率控制、靈敏度、干擾性能、互調(diào)特性和接收器信號強度指標。
應(yīng)指出的是，這些測試中的幾個要求同時產(chǎn)生若干信號。具體地說，接收器的干擾性能的表征包括共同信道和鄰信道測試，所述測試各要求產(chǎn)生兩個發(fā)射信號。接收器的互調(diào)特性的表征和測試需要產(chǎn)生三個信號頻率為f0、功率電平超過基準靈敏度電平6dB的想要的信號，頻率為f1、功率電平為-39dBm的靜態(tài)正弦波信號，以及頻率為f2、功率電平為-39dBm的藍牙已調(diào)制信號，使得f0-2f1-f2和mod(f2-f1)＝n*1MHz，其中n可以為3、4或5。通常，相對于一個預(yù)定的標準(例如0.1％)測量誤碼率(BER)，以給出通過/未通過這些測試的結(jié)果。
圖2為實現(xiàn)本發(fā)明的數(shù)字測試系統(tǒng)的圖示。這個系統(tǒng)包括一個呈現(xiàn)為PC 40的計算機，它具有一個顯示器和一個數(shù)字獲取卡(DAQ)55，一個適當?shù)睦邮荖ational lnstrumentsTM的PCI 7030/6030E。測試例程、控制和分析軟件在適當?shù)拿襟w60上提供給計算機，也可以通過一個適當?shù)幕ヂ?lián)網(wǎng)鏈路(未示出)下載。計算機和DAQ通過一個SCSI鏈路70接到測試板或“測試頭”80上，當然也可以用其他適當?shù)慕涌阪溌?0(常見的例子有IEEE1394“Firewire(火線)”和USB)。
測試板80在這個實施例中包括八個用來接納要測試的無線電芯片的芯片插口82a、b、c(圖中標為X1、X2至X7和GS)。每個插口與安放在其中的芯片電子地接口(通過在諸如拉伸引腳或焊起盤之類的技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)眾所周知的技術(shù))。提供了適當設(shè)計的具有可編程衰減器86(A1至A7、Ags)的軌道88，用來互連芯片插口和將信號從一個芯片插口傳播給另一個芯片插口?？刂坪洼斎?輸出(I/O)數(shù)據(jù)通過測試頭鏈路70在計算機40與插口之間傳遞。在這個實施例中，插口82c用來插一個“黃金樣本”芯片。這個芯片預(yù)先已經(jīng)被測試和表征，并被用作與剛制造的其他芯片的特性相比較的基準。
圖3例示了由圖2所示系統(tǒng)執(zhí)行的由軟件60實現(xiàn)的測試方法的流程圖示例。在這種方法中，芯片被裝載入插口82a、b。而黃金樣本裝載在黃金樣本插口82c內(nèi)。在按照本發(fā)明的這種基本方法中，首先相對于黃金樣本測試每個芯片的發(fā)射電路20(步驟100)。例如，可以測量出每個收發(fā)信機的功率輸出，并與在所規(guī)定的藍牙要求范圍之內(nèi)的已知黃金樣本功率輸出相比較。測試了所有裝載的芯片X1-X7后，計算機確定(步驟102)每個芯片的測量結(jié)果是通過還是未通過，并將結(jié)果存儲在存儲器內(nèi)。然后，測試轉(zhuǎn)到測試每個芯片的接收器鏈30，確定是否符合規(guī)范。
在步驟104，計算機選擇第一組芯片(例如為安放在由圖2中標為82b的虛線方框所示的插口X5、X6和X7內(nèi)的芯片)，它們形成一個用于產(chǎn)生必須由剩下的測試芯片82a接收的信號的信號產(chǎn)生組，以便測試那些剩下的芯片的接收器電路30。在計算機控制下，接收芯片組內(nèi)的芯片各收到由第一組產(chǎn)生的信號，從而可以并行地對各芯片的接收器電路30進行測試(步驟106)。在這個實施例中，來自X5、X6和X7的所發(fā)射信號分別由可編程衰減器A5、A6和A7衰減后通過信號傳播軌道88傳送給由X1、X2、X3和X4構(gòu)成的接收器測試組82a。步驟106后，所述產(chǎn)生組成為一個接收組，以允許對這些芯片的接收器電路進行測試，并且選擇一個新的第二產(chǎn)生組(“SEL 2G”步驟108)，以產(chǎn)生測試信號。在步驟110，接著測試這個接收組(先前作為第一產(chǎn)生組)，并分析測試得到的結(jié)果。
這樣，測試無線電芯片的接收器功能所需的RF模擬信號由一組本身形成測試的一部分的芯片“板上”地產(chǎn)生。此外，信號被并行路由給測試芯片，因此節(jié)約了時間，并高效地同時測試芯片的接收器組。
圖4示出了一個給出評估BIuetoothTM無線電芯片所必須的測試要求的特定例子的流程圖，其中應(yīng)用了實現(xiàn)本發(fā)明的方法。在這個特定例子中，需要相對于一個黃金樣本測試被標為X1至X7的七個芯片的發(fā)射特性(功率輸出和控制)和接收器特性(互調(diào)、共同信道、相鄰信道、靈敏度和接收器信號強度指標(RSSI))，其中●方框120-和黃金樣本芯片一樣裝載IC Xi(i＝1至7)；●方框122-IC Xi向黃金樣本芯片發(fā)射第一頻率f1的信號si，衰減器Ai被編程為降低信號si的功率，此后；●在方框124，分析由黃金樣本接收到的信號si的BER，并做出Xi的發(fā)射器滿足下面哪一條的判定不在規(guī)范內(nèi)(框126)，Xi被表征為次品，不納入任何進一步的測試，在規(guī)范范圍之內(nèi)，將這個結(jié)果存儲起來，以及●在方框128，確定所有的芯片是否都已測試(i＜7？)。如果還有芯片需測試，令i＝i+1，程序流沿路徑130返回方框122。一旦所有芯片都已測試(i＝7)，程序流轉(zhuǎn)到方框132進行下一步所需的測試；
●方框132-執(zhí)行互調(diào)測試，以確定接收器特性。選擇X1、X2和X3分別提供想要的信號、干擾信號和共同信道信號。將A1、A2和A3編程成限制輸出；●方框134-由X1、X2和X3向剩下的芯片X4、X5、X6和X7提供這些信號，并對于每個IC分析結(jié)果以確定其未通過-方框136-因為接收器不在規(guī)范內(nèi)而棄用該IC，或者通過，在這種情況下流程轉(zhuǎn)到●方框138，其中選擇X4、X5和X6來產(chǎn)生互調(diào)測試信號，并將可編程衰減器A4、A5和A6編程成限制輸出，然后●方框140，由X4、X5和X6向剩下的芯片X1、X2和X3提供信號，并對于每個IC分析結(jié)果以確定其未通過-方框142-因為接收器不在規(guī)范內(nèi)而棄用該IC，或者通過，在這種情況下流程轉(zhuǎn)到●方框144，其中對先前通過發(fā)送器測試(方框124)和互調(diào)接收器測試(方框134和140)的那些芯片執(zhí)行剩下的RF測試(共同信道、相鄰信道、靈敏度和RSSI校準)，然后●將已通過所有測試的那些IC標為在測試規(guī)范要求范圍之內(nèi)。
在以上各實施例中，參照已封裝的BluetoothTM無線電芯片說明了一個示例性測試系統(tǒng)和方法。
在另一個實施例中，接納芯片的插口用適當設(shè)計的可以在其上放置單個管芯的焊盤代替。然后可以如前面所說明的那樣執(zhí)行測試。于是，在這個實施例中，制造商能在封裝之前測試呈現(xiàn)為單個管芯形式的集成電路芯片，從而能更快地進行封裝過程“上游”的質(zhì)量測試。
熟悉測試技術(shù)的人員可以看到，實現(xiàn)圖3和圖4的示例性測試流程圖對于數(shù)字測試設(shè)備設(shè)計人員來說是軟件設(shè)計的問題。熟悉設(shè)計和建造測試頭和測試系統(tǒng)技術(shù)的人員可以按例行方式實現(xiàn)這種測試系統(tǒng)的總體軟件控制、接口和分析各個方面。諸如用來把持芯片和將芯片裝載上測試頭/從測試頭卸下的“取放”機之類的自動測試設(shè)備的其它眾所周知的功能以及用油墨標記測試不合格的芯片雖然在以上實施例中沒有提到，但可以認為是與以上實施例兼容的。
此外，在上述實施例中，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)方面被描述為應(yīng)用于封裝好的芯片或單個管芯IC，該IC是BluetoothTM兼容的設(shè)計。熟悉該技術(shù)領(lǐng)域的人員可以看到，本發(fā)明的測試方法和系統(tǒng)方面可以很容易應(yīng)用于需要確認其是否符合設(shè)計它們的特定規(guī)范的其他不同的無線電芯片。許多無線電芯片需要測試所謂的“前端線性”，其中無線電規(guī)范規(guī)定所要求的線性和絕對標準。例如，諸如IEEE802.15.4(“ZigBee”)、“GSM”和所謂的“3G”電話標準之類的無線電標準需要能從體現(xiàn)本發(fā)明的規(guī)范測試設(shè)備和方法獲益的無線電芯片。
通過閱讀本公開內(nèi)容，對于熟悉該技術(shù)的人員來說其他各種修改都是顯而易見的。這樣的修改可以涉及在設(shè)計、制造和運用RF測試系統(tǒng)、測試頭及其組件中已知的其他功能，在不背離本發(fā)明的精神實質(zhì)和專利保護范圍的前提下，可以代替或附加于本文已經(jīng)描述的特征來使用所述其它功能。
權(quán)利要求
1.一種用于測試多個集成電路芯片是否符合無線電標準的方法，其中每個芯片具有發(fā)送和接收RF信號的發(fā)射裝置和接收裝置，這種方法包括●將所述芯片放置成相互接近；●相對一個已知的良好的基準芯片測試每個芯片的發(fā)射裝置(100)；●選擇若干芯片形成一個產(chǎn)生組，而剩下的芯片形成一個接收組(104)；以及●用由產(chǎn)生組產(chǎn)生的信號測試接收組(106)。
2.一種按照權(quán)利要求1所述的方法，其中所述芯片在測試前被安裝在測試板上。
3.一種按照權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的方法，其中對產(chǎn)生組和接收組的選擇(104，106)被重復(fù)執(zhí)行(108，110)，直到所有的芯片都已得到測試。
4.一種按照權(quán)利要求3所述的方法，其中被選擇形成一個產(chǎn)生組的芯片的數(shù)量至少部分由測試要求確定。
5.一種按照權(quán)利要求4所述的方法，其中所述測試要求規(guī)定了一種測試，需要至少兩個所產(chǎn)生的信號。
6.一種按照權(quán)利要求4或權(quán)利要求5所述的方法，其中所述測試要求規(guī)定了一種互調(diào)測試，需要三個所產(chǎn)生的信號。
7.一種用于測試多個集成電路芯片的測試系統(tǒng)，每個芯片具有發(fā)送和接收RF信號的發(fā)射裝置(10，20)和接收裝置(10，30)，所述系統(tǒng)包括計算機(40)，所述計算機具有用于與其所連接的測試裝置通信、對所述測試裝置進行控制和從所述測試裝置獲取數(shù)據(jù)的通信、控制和數(shù)據(jù)獲取裝置(55)；包括多個適于物理地接納放置于其中的芯片并與該芯片電子地接口的芯片插口(82a，b，c)的所述測試裝置(80)，其中每個插口配有信號傳播裝置(88)和衰減裝置(86)，用來在計算機(40)的控制下向每一個其他插口發(fā)送信號和從每一個其他插口接收信號；以及其中在操作中計算機選擇一組芯片(82b)，以產(chǎn)生通過傳播裝置向一組接收測試芯片(82a)傳播的測試信號。
8.一種按照權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述插口位于測試板80上。
9.一種按照權(quán)利要求7或權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述由所選擇的組產(chǎn)生的信號是射頻信號。
10.一種測試板(80)，所述測試板包括多個適于物理地接納放置于其中的芯片并與該芯片電子地接口的芯片插口(82a，b，c)，其中每個插口配有信號傳播裝置(88)和衰減裝置(86)，用來向每一個其它插口發(fā)送由至少一個芯片產(chǎn)生的測試信號，以及從每一個其它插口接收所述測試信號。
11.一種計算機程序，所述計算機程序包括用于當所述程序在一個測試計算機(40)上運行時執(zhí)行按照權(quán)利要求1至4的任何一條所述的方法的指令。
12.一種計算機可讀的存儲媒體(60)，在所述存儲媒體上記錄有代表指令的數(shù)據(jù)，在所述數(shù)據(jù)加載到一個測試計算機(40)上時，所述指令使所述測試計算機(40)執(zhí)行按照權(quán)利要求1至6的任何一條所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種測試RF芯片是否符合無線電規(guī)范的方法和系統(tǒng)。這種系統(tǒng)包括一個具有多個互連的用于接收待測試的芯片的插口(82a，b，c)的測試板(80)。在測試中，用在一組測試芯片內(nèi)的發(fā)射器電路(20)產(chǎn)生的信號來測試裝載入系統(tǒng)的其他芯片的接收器(30)的功能。這樣，對于需要若干模擬無線電信號的測試來說，可以用由其它芯片產(chǎn)生的信號同時測試多個芯片。此外，這種系統(tǒng)不需要昂貴的專用RF模擬信號產(chǎn)生設(shè)備。
文檔編號G01R1/04GK1685239SQ03822895
公開日2005年10月19日 申請日期2003年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月28日
發(fā)明者B·J·格思里, A·G·斯彭塞 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司