MPC5675微控制器測試研究

何灝+王爽+彭文+劉詩琪

【摘 要】恩智浦（NXP）半導(dǎo)體公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的32位MPC5675芯片廣泛用于汽車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)以及其他與汽車安全相關(guān)的設(shè)備中，為汽車安全提供了有力保障。芯片電路的高集成度給芯片測試帶來更多的挑戰(zhàn)。針對MPC5675芯片在溫度測量模塊測試和數(shù)模轉(zhuǎn)換測試過程中出現(xiàn)的問題，分別采用溫度測量值和室溫參考值比對的方法和動態(tài)接觸電阻測試的方法，優(yōu)化測試程序，提高芯片良品率。該測試方案可用于MPC5675系列芯片測試中。

【Abstract】The 32-bit MPC5675 chips are designed and manufactured by NXP Semiconductors Company， which can be applied in the power steering system， advanced driving auxiliary system and other equipment related to auto safety， which provided a strong guarantee for vehicle safety. The chip circuit is highly integrated， which is giving more challenges to the chip test. The tests of MPC5675 chip are consisted of temperature measurement module test and digital analog conversion test. The test programs are optimized to improve the chip yield according to the following method， the comparison between temperature measurement and reference room temperature and dynamic contact resistance test method. The test solution can be used in MPC5675 series chips and other automotive functional chip test.

【關(guān)鍵詞】MPC5675芯片；溫度測量；模塊測試；數(shù)模轉(zhuǎn)換測試

【Keywords】MPC5675 microcontroller； temperature test； module test； digital mode conversion test

【中圖分類號】TN06 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）12-0172-02

1 引言

恩智浦半導(dǎo)體公司為了迎合全球汽車市場的高速膨脹以及汽車電子化比例不斷提高的趨勢，開發(fā)系列汽車電子系統(tǒng)，系統(tǒng)包含單片機(jī)、模擬器件和傳感器等芯片，適用于動力傳動系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、汽車內(nèi)部通信系統(tǒng)以及車身控制系統(tǒng)等汽車電子系統(tǒng)應(yīng)用。集成電路芯片（IC）電路規(guī)模增大，但封裝體積減小，功能增多；給芯片測試帶來挑戰(zhàn)，將促進(jìn)相應(yīng)芯片測試技術(shù)的突飛猛進(jìn) [1-2]。

2 MPC5675芯片功能特征

本文涉及MPC5675系列芯片由恩智浦（NXP）半導(dǎo)體公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)，該芯片為32位基于Power架構(gòu)（Power Architecture）的嵌入式控制系統(tǒng)，可應(yīng)用于裝有雷達(dá)，CMOS成像，激光雷達(dá)和超聲波傳感器等的先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)、多三相電動機(jī)控制應(yīng)用在汽車和混合動力汽車（HEV）中以及對安全集成度要求高的應(yīng)用中[3-4]。芯片MPC56675芯片采用MAPBGA封裝技術(shù)，具有257個(gè)引腳，外觀尺寸為14mm*14mm。除了上述257引腳MPC5675芯片之外，同時(shí)生產(chǎn)具有473個(gè)引腳的MPC5675芯片。

3 測試流程

芯片測試根據(jù)制備流程，先是在probe對wafer進(jìn)行測試，隨后進(jìn)行全面的功能測試，最后進(jìn)行質(zhì)量安全測試，提高芯片的良品率。作為客戶IC的提供商，在設(shè)計(jì)功能芯片的同時(shí)，提供全面完整高質(zhì)量的芯片測試，以確保芯片的功能完善性、性能穩(wěn)定性。根據(jù)芯片設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)功能及設(shè)計(jì)原理，設(shè)計(jì)測試芯片的策略和方法，來驗(yàn)證芯片的質(zhì)量和可靠性。通過對MPC5675功能說明及管腳的功能細(xì)心研究，設(shè)計(jì)出了一套完備的測試程序。MPC5675芯片測試流程包括直流參數(shù)測試、存儲器測試、數(shù)字功能測試、溫度測試和模擬功能測試。設(shè)計(jì)程序應(yīng)用于測試機(jī)上，對芯片進(jìn)行全面測試，并對數(shù)據(jù)加以分析和研究，對于協(xié)同設(shè)計(jì)、工藝等環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問題進(jìn)行總結(jié)分析，改善芯片的穩(wěn)定性和可靠性，最終提高芯片的良品率[5-6]。本文針對溫度測試中溫度測量模塊測試和模擬功能測試中數(shù)模轉(zhuǎn)換測試的優(yōu)化進(jìn)行了研究和探索。

要應(yīng)用于汽車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)以及其他與汽車安全相關(guān)的設(shè)備中，MPC5675必須具備良好的承受高溫、低溫以及室溫的能力。汽車級最高的溫度范圍要求為-40℃至140℃，因此每一顆芯片都經(jīng)過低溫極限-40℃，高溫極限+145℃，以及室溫25℃的分別測試，其測試步驟如圖1所示。汽車半導(dǎo)體的芯片測試成本高的原因就是因?yàn)樽罱K要保證零缺陷，從而保證駕駛安全。

4 測試中的問題及解決方法

在溫度測量模塊測試、數(shù)模轉(zhuǎn)換測試和數(shù)字測試過程中，根據(jù)測試中遇到的問題，修訂程序，提高芯片良品率。

在溫度測量模塊測試中，出現(xiàn)因環(huán)境溫度不穩(wěn)定造成的測試結(jié)果偏移，好品被誤測為次品的問題。因?yàn)榫A測試的溫度是室溫，溫度出現(xiàn)偏差的可能性很小，所以在晶圓測試的室溫環(huán)境下讀取芯片內(nèi)溫度傳感器的測量值，并記錄在芯片內(nèi)部作為室溫參考值，在高溫和低溫測試環(huán)境下，先讀取傳感器測量值，然后計(jì)算該值與室溫參考值之差，并與理論計(jì)算值進(jìn)行比對，最終判斷溫度測量模塊是否正確工作，部分優(yōu)化測試程序如下所示：

在模數(shù)轉(zhuǎn)換測試中，數(shù)字輸出的結(jié)果會受到測試路徑上接觸電阻變化的影響。為了減小接觸電阻的影響，首先引入動態(tài)接觸電阻測試的功能，在端口設(shè)置為輸出的狀態(tài)下，通過加電流測電壓并計(jì)算電阻的方法，和經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行比較，如果計(jì)算電阻值超限，則啟動自清潔功能除去接觸位置上的外來雜質(zhì)，減小額外的接觸電阻；或使用動態(tài)計(jì)算的方法減去接觸電阻造成的測量值漂移，提高測試精度及準(zhǔn)確性。

5 結(jié)語

恩智浦（NXP）半導(dǎo)體公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)MPC5675芯片采用32位CPU核和Power架構(gòu)（Power Architecture）兼容，主要用在汽車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)以及其他與汽車安全相關(guān)的設(shè)備中。本文根據(jù)功能測試中的問題對測試程序進(jìn)行優(yōu)化，提高良品率。在溫度測量模塊測試中，采用溫度測量值和室溫參考值比對的方法；在模數(shù)轉(zhuǎn)換測試中，采用動態(tài)接觸電阻測試的方法?；谏鲜龇椒▋?yōu)化測試程序，提高芯片良品率，效果顯著。

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