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測試與測量  

為記憶體測試開發低成本解決方案

上網時間: 2006年03月24日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:記憶體  測試  測試向量  混合訊號測試  LabVIEW 

可攜式技術的發展使人們越來越依賴行動電話、PDA和導航系統這類可攜式裝置。隨著處理器技術的不斷進步,過去幾年中大容量記憶體的設計和開發呈指數級成長。例如,從蘋果公司的iPod Mini到尺寸更小的iPod Nano產品,重新設計關鍵元件不是速度更快的處理器,而是採用快閃記憶體取代了硬碟。這些裝置的可靠性取決於記憶體的正確設計和測試

在開發和測試記憶體方面,工程師面臨著許多挑戰。要獲得更低的消費價格,就要不斷削減測試成本和時間。一直以來,設計團隊不得不為每個設計購買或租賃昂貴的高階記憶體測試設備。而PC的普及和FPGA技術的發展則催生出一種用於驗證記憶體的新型、低成本測試設備。基於PC的混合訊號平台,諸如圖1所示的PXI(用於儀器的PCI擴展)測試系統,可以安裝在工程師的桌面上並提供比其它方案成本更低的、測試所必需的功能。利用這些平台,工程師可以盡早測試其設計,並將測試貫穿到整個開發過程之中。

圖1:應用於桌面的PXI混合訊號測試系統。

本文將探討記憶體測試解決方案的開發以及驗證功能和實體連接所需的測試設備功能。並分析除了滿足記憶體基本功能測試之外,如何擴展測試能力。

記憶體測試的主要目標是驗證記憶體上的每一個儲存位元都能夠可靠地儲存數據。驗證記憶體所需的關鍵測試包括驗證實體連接、檢查記憶體的每一位元並描述元件特徵。採用基於PC的平台,例如PXI,工程師可以利用標準的程式語言,如NI LabVIEW和C/C++開發定製、低成本測試系統,以滿足記憶體測試的要求。

驗證實體連接(包括記憶體地址和數據I/O線路)對於確保數據被正確儲存在所期望的位置至關重要。地址線規定每一個作業的儲存位置,而雙向數據線負責將數據輸入和輸出記憶體。如果有一個實體連接產生故障,其它測試也會出錯。

記憶體的功能測試由數位測試設備執行的一系列讀寫作業構成。每次執行讀取作業之後,測試系統將讀取的數據與期望值做比較。測試數據線不需要重覆通過記憶體中的每個地址。例如,一個4位元記憶體只需要4次寫入和讀取作業,以完全驗證數據線並核查安裝性(stuck-at)故障。透過選擇單一地址,初始化時記憶體各位元均置為‘0’,並採用前進1s (marching-1s)的模式寫入數據,工程師就可以高效地測試數據線。圖2所示為4位元記憶體的前進1s模式。測試的第一步是把‘1,000’寫入期望的位置,然後,對該地址進行初始化讀取作業。如果記憶體返回的數據與所寫入的數據相匹配,那麼就顯示該數據線功能正確。採用不同的測試模式,工程師可透過類似步驟驗證地址線和每一個儲存位元。

圖2. 前進1s (marching-1s)模式。

儘管一些數位儀器可以執行這種簡單的測試,但要測試更複雜的記憶體則需要成百上千的讀寫作業。如果用軟體執行比較讀入數據與每次讀取作業後的期望響應,那麼測試時間可能會呈指數級成長。

為了將使空閒時間減到最小,先進的測試設備支援基於每個週期和每個通道的雙向通訊。先進的測試儀器可以在一個時脈週期內從記憶體讀取並比較數據,而無需讓記憶體停下來重新配置,或把數據傳輸到PC上進行比較。隨著基於FPGA的儀器的應用增多,除了0和1之外,新型和現有硬體還支援邏輯狀態的測量。為了驗證來自記憶體的數據,測試向量利用特定的狀態來定義何時數位儀器應該主動接收數據以及期望響應值是什麼。例如,NI的PXI-6552數位波形產生器/分析儀利用能支援6個不同通道狀態的FPGA,根據測試向量中的數據重新配置儀器的行為。

隨著記憶體技術的發展,改變測試模式和記憶體晶片的測試方法變得日益重要。透過採用可置於桌面的基於PC的測試儀器,工程師就能夠獲得所需要的靈活性和用戶定製特性。

超越功能測試

在一項設計成功通過所有功能測試之後,工程師能夠獲得被測元件更詳細的特性。公共測試包括描述存取時間和電器規格的特徵,例如電壓範圍。採用模組化測試平台(例如PXI)的工程師可以擴展他們的測試系統,以包括更多的儀器,如數位化儀、數位萬用表和RF儀器。PXI還提供內建功能,例如為儀器間的相位一致性提供定時和同步功能,並具有建構高通道數測試系統的能力。

採用數位儀器,如NI 6552數位波形產生器/分析儀,工程師可執行記憶體全部特徵的擷取,而無需增加額外的測試設備。採用NI LabVIEW這樣的軟體,工程師能夠製作一個測試,掃描用於與記憶體通訊的電平以驗證最小工作電壓。圖3所示在LabVIEW中這種測試的結果。其中,水平軸表示被測電壓,垂直軸表示接收到的錯誤位元百分比。從圖中很容易推算出記憶體的最小工作電壓為2.43V。

圖3.記憶體最小工作電壓的特徵。

如果記憶體被嵌入較大的數位裝置之中,就需要對成品進行額外的測試。工程師可重覆使用進行驗證設計和數位記憶體的相同測試設備,從而降低測試成本。因為大多數數位裝置都有相同的基本測試需求、獲取或產生用於分析的測試向量,因而工程師可重新配置硬體和用戶介面,以便在單一平台上製作廣泛的虛擬儀器。

隨著開發新技術的壓力日益增大,工程師正面臨測試成本和測試時間最佳化的挑戰。基於PC和FPGA技術的、低成本的商用測試設備,已經幫助工程師實現了在桌面上執行強大的、混合訊號原型測試。利用軟體可重配置的硬體,工程師還可以在一台基於PC的平台上開發多種定製測試系統。此外,採用虛擬儀器方法,工程師可以透過軟體定義通用測量硬體的功能,因而測試系統就成為驗證記憶體和其它混合訊號元件設計重要策略。

作者:Michael Haag

E-mail: michael.haag@ni.com

HSDIO產品市場經理

美商國家儀器公司




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