Тестування ICT векторне або безвекторне
Поряд з цим, методи безвекторних аналогових вимірювань, призначені для виявлення обривів і ненадійних з'єднань, набувають все більшого поширення. Застосування активних ємнісних пробників з новими програмними алгоритмами роблять подібне тестування цілком прийнятним використання на лініях монтажу ПП. У розробників ICT-тестів найчастіше тривіально відсутні адекватні цифрові моделі, необхідні отримання векторного тесту, чи немає часу на розробку такої моделі, отже аналогові безвекторні підходи може бути цілком розумною альтернативою. Більше того, через дуже високу надійність використовуваних компонентів організатори тестування на ділянках монтажу ПП не виявляють колишню зацікавленість у виконанні функціональних тестів, обмежуючись структурним тестуванням якості складання.
Розглянемо приховані чи не цілком очевидні витрати та обмеження при використанні тих чи інших комбінацій векторного та безвекторного ICT-тестування. Оскільки в обох випадках доступ до контактів, що тестуються, повинен бути безпосереднім (хоча в деяких випадках і непрямим), можлива обмеженість тестового доступу до ПП не повинна бути предметом порівняння. При реалізації безвекторного ICT-тестування в голчастий адаптер вбудовуються додаткові апаратні засоби (такі як пластини сенсорів - див. рис. 1 в [1]), які повинні бути точно розміщені над кожною з тестованих ІС, а власне ICT-тестер вбудовуються підсилювач сигналу та\або мультиплексор. Вартість таких додаткових апаратних засобів зазвичай знаходиться в межах 100–150 доларів, не включаючи вартості механізму позиціонування пластин сенсорів над ПП, що тестується.
Вартість адаптера зростає ще більше занеобхідності розміщення пластин сенсорів по обидва боки ПП. Розміщення таких пластин знизу ПП взагалі вимагає детального опрацювання у системі CAD вертикальних складових положення пластин. Вартість двосторонніх адаптерів для безвекторного ICT-тестування швидко зростає зі збільшенням кількості обривів, що тестуються, досягаючи близько 2500 доларів для двадцяти (!) обривів. Голчасті адаптери для векторного ICT-тестування [4] подібних добавках не потребують, обходячися лише точним монтажем контактних голок.
Введення в адаптери для безвекторного ICT-тестування додаткових апаратних засобів неминуче знижує надійність таких адаптерів, а можлива необхідність заміни пластин сенсорів може призводити до неточностей установки і, як наслідок, до неправильних вказівок на наявність несправностей або неправильних індикацій відсутності несправностей, а також самої ПП. Іншими словами, наявність пластин сенсорів обумовлює необхідність додаткового рівня обслуговування адаптерів і призводить до неоднозначності результатів тестування. Всі ці проблеми структури векторного ICT-тестування очевидно позбавлені.
Істотною особливістю безвекторного ICT-тестування, порівняно з векторними підходами, є час виконання тестування. Аналогове тестування обривів зазвичай потребує до 2 мсек виявлення однієї несправності. Час, що витрачається на цифрове векторне ICT-тестування, залежить, зрозуміло, від числа тест-векторів, що подаються, і швидкості їх подачі. Цифрове ICT-тестування виконується, як правило, при подачі тест-векторів на частоті 5 МГц (200 нсек на тест-вектор), і, таким чином, час подачі 10 000 тест-векторів на один тестований контакт займає той же час, що і час тестування одного обриву ємнісними методами
При цьому, звичайно, не існує жодних обмежень для одночасної стимуляції безлічі контактів, що тестуються при цифровому ICT-тестуванні і зняття їх реакцій, тобто. продуктивність векторного ICT-тестування практично непорівнянна з безвекторними підходами. Наприклад, виконання звичайного цифрового тесту займає 50 мкс і цей час взагалі не залежить від кількості тестованих контактів. Аналогове тестування урвищ для 1000 контактів може зайняти до 2 с, тобто. Векторна продуктивність у 40-50 разів перевищує безвекторну.
Тепер щодо очікуваного рівня покриття несправностей при тому й іншому методах тестування. Типовий рівень покриття несправностей при безвекторному ICT-тестуванні складає 85% з досить широким коридором відхилень - від 20% до майже 99%. Слід зазначити, що цілісність ланцюгів живлення при цьому ніколи не тестується, так що в підсумкові звіти щодо рівня тістопридатності, що досягається, ці ланцюги не входять.
Рівень покриття несправностей при векторному тестуванні ICT, як правило, дуже високий, особливо при застосуванні JTAG-методів, і може досягати 95%. На відміну від безвекторних методів, цей рівень ніяк не пов'язаний із геометріями ПП та вузлів, точніше — майже ніяк не пов'язаний. Аналогові безвекторні методи отримання тестів переважно використовують звані методи навчання. Це означає, що підсумкові звіти щодо ймовірного рівня тестопридатності містять також несправності, щодо яких програмне забезпечення вважає, що вони можуть бути виявлені. Доки така несправність (обрив) з'явиться на ПП (або буде в реальності змодельована) і буде виявлена, неможливо з упевненістю стверджувати, що ця несправність виявлена. Зрозуміло, що це пов'язано також із фальшивимипроходами або падіннями тесту, що моделюється, просто через наявність у ПП різноманітних гальванічних зв'язків, які важко або неможливо компенсувати через обмеженість фізичного доступу.
Ця проблема оцінки очікуваного рівня покриття несправностей зовсім не існує при векторному ICT-тестуванні, особливо для сучасних тестерів, забезпечених програмними засобами моделювання несправностей. Застосування такого моделювання дозволяє оцінити очікуваний рівень покриття несправностей з високою точністю задовго до завершення розробки самого тесту, на етапі проектування адаптера голки.
Забезпеченням користувачів ICT-тестерів необхідними моделями ІС для їх тестування після монтажу на ПП займається безліч компаній, поставляючи на ринок або функціонально-орієнтовані тести або JTAG-моделі ІС. Такі засоби, як BasicScan фірми Teradyne, наприклад, призначені для автоматичного створення цифрової моделі ІС JTAG з її файлу BSDL. Проте, доступності лише цифрових моделей для ICT-тестування сучасних цифрових компонентів недостатньо, оскільки останнім часом з'явилися нові вимоги до електроніки підтримки контактів тестерів ICT.
Низьковольтні ІВ, що базуються на логіці 1 В і нижче, помітно відрізняються від ІВ вісімдесятих років минулого століття, що базувалися на логіці 5 В і 3,3 В. Оскільки на багатьох ПП досі застосовуються традиційні логічні сімейства ІВ, ICT-тестери повинні бути в стані працювати в діапазоні напруг від -2,5 В і до 5,5 В. Напруги програмування при цьому повинні відповідати логіці 0,8 В, а відмінності в логічних рівнях, які повинні бути тестовані, іншими словами - помітні, утворюють зовсім вже вузьке вікно, що дорівнює 240 мВ (рис. 1).
Таким чином, точність як тестової, так і вимірювальної систем ICT повинна бути щонайменше в 10 (!) разів вище точності ПП, що тестується. Для виконання будь-яких функцій, які можуть знадобитися при тестуванні, цифрові контакти, що підтримують зазначені рівні напруги, повинні бути застосовні для подачі тестів і зняття реакцій, переведення контактів у стан з високим імпедансом, повинна мати можливість емулювати підтягуючі резистори та резистори, підключені до «землі " і т.д. Всі ці функції повинні програмуватися поконтактно, інакше розробка голчастого адаптера, що відповідає таким різноманітним вимогам до різних сімейств ІС, значно ускладнюється.
Зрозуміло, що застосування зниженої напруги для живлення сучасних ІС пов'язано, зокрема, зі скороченням розмірів власне чіпа та можливостей тепловідведення. З цієї ж причини, щоб уникнути заподіяння шкоди ІВ при тестуванні повинно суворо контролюватись не тільки струмове споживання ПП, що тестується, але також і час короткочасного струмового перевантаження виходів тестованих компонентів, або т.зв. зворотного завантаження (backdriving, [3]). Справа в тому, що для зворотного завантаження одних ІВ може знадобитися до 600 мА для перекладу виходу з низького логічного рівня на високий без нанесення шкоди ІВ, тоді як пошкодження виходів інших ІВ навіть при короткочасній подачі на них струму 100 мА практично неминуче. Одні ІС витримують зворотне струмове перевантаження протягом кількох мілісекунд, тоді як для інших байдуже перевантаження, що вимірюється мікросекундами. Це практично означає, що програмне забезпечення тестера ICT має бути в змозі керувати струмами і часом зворотного завантаження в складній функції від структури схеми, що тестується. Зворотнійзавантаження виходів мікросхем, що виконується тестером ICT дуже короткочасно, ніскільки цим виходам не шкодить, що доведено більш ніж 20-річним успішним застосуванням цієї методики. Тим не менш, у випадках, коли зворотного завантаження можна уникнути, це зазвичай нехтують.
На закінчення слід зазначити, що аналогові (гальванічні) безвекторні методи ICT-тестування обривів у ПП мають певні переваги. Найбільше вони підходять для тестування роз'ємів і тих ІВ, які з різних причин неможливо тестувати цифровими векторними методами. Векторні ж високопродуктивні ICT-системи мають куди більш високу продуктивність, порівняно невисоку вартість голчастих адаптерів, багато більш високу надійність аналогових вимірювань і незрівнянно вищий рівень покриття несправностей.