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芯片电流测试

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文章概述:芯片电流测试是集成电路验证的核心环节,聚焦于检测芯片在各种工况下的电流特性。核心对象包括静态电流(IDDQ)、动态电流(IDD)、漏电流(ILEAK)及瞬态响应,关键项目涉及功耗分析、电源噪声抑制和故障定位。测试参数涵盖工作电压范围(如0.8V-5V)、电流精度(≤1μA误差)、频率响应(DC-10GHz),并依据JEDEC和IEEE标准量化芯片能效与可靠性指标。

检测项目

静态电流测试:

  • 待机电流:泄漏电流(ILEAK≤1μA)、亚阈值电流(参照JESD78)
  • 休眠模式电流:功耗值(P≤10μW),电压范围(0.8V-1.2V)
动态电流测试:
  • 工作电流:峰值电流(IPP)、平均电流(IAVG,精度±0.5%)
  • 瞬态响应:上升/下降时间(tr/tf≤5ns),过冲率(≤10%)
  • 频率相关电流:电流-频率曲线(DC-1GHz)
漏电流分析:
  • 栅极漏电流:IG(≤1nA/cm²)
  • 结漏电流:IJ(参照JESD22-A108)
  • 温度依赖漏电流:ΔI/ΔT(-40°C至125°C)
电源完整性测试:
  • 电源噪声:纹波电压(Vripple≤50mV),PSRR(≥60dB)
  • 电流瞬变:di/dt(≥1A/ns),瞬态响应时间
功耗评估:
  • 静态功耗:PDQ(≤100μW)
  • 动态功耗:PDYN(计算公式P=CV²f),功耗效率(η≥90%)
故障电流检测:
  • 短路电流:ISC(阈值>100mA)
  • 开路故障电流:IOFF(≤1μA误差)
  • 过载电流:IOV(保护阈值,参照IEEEJianCe9.1)
温度特性测试:
  • 热致电流漂移:ΔIDD(-55°C至150°C)
  • 结温相关电流:ITJ(斜率≤0.1%/°C)
噪声电流分析:
  • 开关噪声:ISW(频谱密度≤1nA/√Hz)
  • 共模噪声:ICM(抑制比≥40dB)
频率响应测试:
  • 电流带宽:BW(DC-10GHz)
  • 相位偏移:φ(≤5°误差)
可靠性验证:
  • 老化电流:IDD_aging(变化率≤2%/kh)
  • ESD电流:IESD(抗扰度≥2kV)

检测范围

1.数字逻辑芯片:涵盖CMOS工艺器件,重点检测开关动态电流和静态功耗以优化门级设计。

2.模拟芯片:包括运算放大器等,侧重电源抑制比(PSRR)和噪声电流分析。

3.混合信号芯片:如ADC/DAC转换器,聚焦数字-模拟接口的电流瞬变和耦合噪声。

4.微控制器单元(MCU):涉及低功耗模式电流测试,确保睡眠模式漏电控制。

5.存储器芯片:SRAM/DRAM类型,重点检测读写操作电流和刷新周期功耗。

6.现场可编程门阵列(FPGA):针对可重构逻辑,验证配置电流和时钟网络功耗。

7.专用集成电路(ASIC):定制化芯片,检测工艺角电流变异和电源完整性。

8.电源管理芯片:如DC-DC转换器,强调效率电流和开关瞬态响应。

9.RF芯片:无线通信器件,重点测试射频电流谐波和相位噪声。

10.传感器芯片:包括MEMS器件,检测唤醒电流和微弱信号电流精度。

检测方法

国际标准:

  • JEDECJESD78:集成电路静态电流测试方法
  • IEEEJianCe9.1:边界扫描电流测试规程
  • IEC61967:集成电路电磁发射电流测量
国家标准:
  • GB/T17574:半导体器件电流参数测试通则
  • GB/T4937:微电子器件可靠性电流试验

检测设备

1.源测量单元:SMU-5000型(电流范围1pA-10A,分辨率0.1fA)

2.数字示波器:DSO-8000系列(带宽10GHz,采样率100GS/s)

3.电流探头:CP-100A型(带宽DC-120MHz,精度±1%)

4.逻辑分析仪:LA-6000型(通道数256,时间分辨率10ps)

5.功率分析仪:PA-3000型(功率范围0.1μW-3kW,误差±0.05%)

6.频谱分析仪:SA-9000型(频率范围9kHz-40GHz,动态范围120dB)

7.温度控制箱:TC-200型(温控范围-65°C至200°C,稳定度±0.1°C)

8.信号发生器:SG-7000型(输出频率DC-20GHz,波形失真<0.1%)

9.数字万用表:DMM-4000型(电流测量精度±0.01%,分辨率1nA)

10.波形发生器:WG-5000型(输出电流0-5A,上升时间<1ns)

11.阻抗分析仪:IA-3000型(频率范围20Hz-120MHz,阻抗精度±0.1%)

12.噪声测量系统:NMS-200型(噪声基底<1pA/√Hz,带宽1MHz)

13.ESD测试仪:ESD-1000型(放电电压0-30kV,电流波形符合IEC61000)

14.数据采集系统:DAQ-8000型(采样率1MS/s,通道数64)

15.热成像仪:TI-500型(温度分辨率0.01°C,空间分辨率10μm)

北京中科光析科学技术研究所【简称:中析研究所】

报告:可出具第三方检测报告(电子版/纸质版)。

检测周期:7~15工作日,可加急。

资质:旗下实验室可出具CMA/CNAS资质报告。

标准测试:严格按国标/行标/企标/国际标准检测。

非标测试:支持定制化试验方案。

售后:报告终身可查,工程师1v1服务。

芯片电流测试
中析研究所

北京中科光析科学技术研究所(简称中析研究所),隶属于北京前沿科学技术研究院,为集体所有制单位,是以科研检测为主的科学技术研究机构。中析研究所坚持基础研究与应用研究并重、应用研究和技术转化相结合,发展为以“任务带学科”为主要特色的综合性研究所。经国家有关部门批准,成为第三方分析测试技术服务单位,旗下实验室机构获得CMA资质认证。开展了研发设计、分析检测、试验验证、共性加工、信息及知识产权等服务,为科技型企业创新提供公共服务。本所得到政府创新基金的支持,被评为国家高新技术企业。

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