聊聊IC测试机（4）DFT PLL向量，ATE怎么用？

DFT PLL向量，ATE怎么用？

自动测试设备 (ATE)对PLL（锁相环）进行测试时，我们首先要明白PLL在系统级芯片（SoC）中的重要性。它是SoC中关键的时钟或信号同步部件，其性能直接影响到芯片逻辑的正确运行。

在测试PLL IP时，通常会有多个测试项目，如频率测试、相位噪声、锁定时间、稳定性、误差和漂移等。

但在SoC的ATE测试中，CP阶段通常只进行PLL频率和锁定测试。

那么DFT如何产生PLL 测试pattern，以及ATE如何根据这些pattern进行PLL测试？

DFT（Design For Test）是用于生成测试pattern以检测芯片功能和性能的技术。在生成PLL（Phase-Locked Loop）测试pattern的过程中，DFT通过使用特定的算法和测试向量来生成测试pattern。这些测试pattern旨在模拟PLL在不同条件下的行为，以确保芯片的PLL功能正常。

ATE（Automated Test Equipment）是一种用于自动测试芯片性能和功能的设备。在测试PLL时，ATE会使用由DFT生成的测试pattern来模拟芯片的输入，并监控芯片的输出以检查其功能是否正常。

这里的pattern指的是用于测试PLL的特定数据序列。这些数据序列在测试过程中被发送到芯片的输入管脚，并在芯片的输出管脚比较相应的输出数据序列。通过比较预期输出和模拟输出，ATE可以判断PLL是否正常工作。

总之，DFT通过生成测试pattern来模拟PLL的行为，ATE使用这些测试pattern来测试芯片的功能，并比较预期输出和模拟输出以判断芯片是否正常工作。

PART01 : DFT 产生 PLL 向量

DFTer 每条PLL向量配置要求：（参考下图）

a) JTAG配置多个PLL为对应的待测频点.
b) 配置Div系数为最大，尽可能降低输出时钟的频率。
c) LOCK信号在TDO串行移出观测或者复用到IO上。
d) 切换IO复用后，PLL div 信号将会输出到对应GPIO上。

PLL输出频率的要求：10M~50M之间。 WHY？

1.上限受限于GPIO，在高于50M时，GPIO的输出特性随频率升高而减弱，最好低于50M。（机台PS1600最高1.6G采样频率，不需要考虑奈奎斯特频率的限制。）
2.下限需要考虑到不同测试方法的测试时间的影响，比如给一个32K的钟，机台需要构造更长的采样向量。

PART02 : ATE如何测试PLL

两种方法： 时域和频域测试，如下：

• 方法1. ATE time measurement unit ( TMU）测试。(时域，需要额外的TMU license，因此常不采用。)

实施步骤：ATE 构造TMU TASK。TMU可以非常高精度地根据task设置trigger到上升沿的时刻，因此可以通过两个上升沿的差值计算出频率，支持多次采样，如下图所示：

• 方法2. 构造采样向量，离散傅里叶公式计算频谱，频谱的最大和第2大频率转换即为待测信号频率。(频域)
• a). 预先构造一条全L的向量，假设叫做PLL_sample.
• b). 运行DFT PLL向量的测试项.运行后, 不复位的情况下DUT此时稳定输出时钟信号。
• c). 运行预先构造好的向量PLL_sample，收集fail cycle，也就是ATE的error map。获得一串0/1组成的一维序列，如下图(点击可放大)：

• d). 对获得一维序列进行汉明窗口卷积后，使用快速离散傅立叶变换获得频谱。通过频谱可以相当高精度的获得输出的频率，通过spec进行分bin。

实际步骤：首先应用DSP_FFT与汉明窗口。然后搜索频谱第一大主频kmax 和第二大频,(kmax-1 或者 kmax+1)。如图所示，第1大和第2大频率成为关键参数。

核心为两个公式：