Memory及其controller芯片整体测试方案（上篇）

如果你最近想买手机，没准儿你一看价格会被吓到手机什么时候偷偷涨价啦！

其实对于手机涨价，手机制造商也是有苦难言，其中一个显著的原因是存储器芯片价格的上涨↗↗↗

>>> 存储器memory的江湖地位

存储器memory，是电子设备的基础核心部件之一，全球memory市场规模约700亿美元，在全球3352亿美元的集成电路产业中，占据23%的份额。

随着今年存储器价格的飙涨，各大memory厂商赚得盆满钵满，甚至把memory称为印钞机也丝毫不为过。与此同时，存储器在真金白银的交换中，也充分证明了自己在电子信息产业江湖中的地位。

>>> 存储器的分类

存储介质的形式有很多种，从穿孔纸卡、磁鼓、磁芯、磁带、磁盘，到半导体DRAM内存，以及SD卡，固态硬盘、SSD、闪存等各种存储介质。

存储器大致可以分为掉电易失性（Volatile Memory）和非掉电易失性（Non-volatile memory）。

目前全球存储器市场最大的集中在

DRAM、NAND Flash、NORFlash三大类

这三类存储器，主要用在哪里呢？

以手机举例——

　DRAM　

4GB就是内存部分，DRAM，用来存放当前正在执行的数据和程序, 例如屏幕前的你正在刷的微信；

　NAND FLASH　

64GB就是闪存部分，NAND FLASH，用来存放长期信息，例如各位宝宝的美颜美照，你的聊天记录，还有其他……当然了，也正是因为我们存的东西越来越多，二维空间已经无法存放这么多的信息，生生逼着NAND走向了三维空间，也就是3D NAND。

▲ 3D NAND的构造就像一个摩天大楼

此外，一些新型的存储器也在研究的过程中，例如磁阻式RAM (MRAM--ST-MRAM、STT-MRAM)、电阻式RAM（ReRAM），PRAM、FeRAM等。

了解了Memory的庞大家族，和主要成员之后，我们回到老本行，来研究一下memory的测试方法。

按照Memory的设计制造working flow及其辅助电路，测试环节大致分为以下几个部分：

Cell level --design andmodeling 单元设计、评估及建模
Wafer level –acceptance test代工厂晶圆级自动化测试
Chip level --Protocolvalidation 芯片级协议分析
Controller IC – Interfacemeasurement控制芯片接口测试
Module level 以SSD为例

接下来我们分上、下两篇分别讲解

这5个部分的详细测试方法和测试方案

{ 第一部分 }

Typical Cell evaluation of NVM – flash memory

三大问题，一个对策，你值得拥有

当前主流的NVM由于读写速度快，测试序列复杂，因此在测试时需要

High pulse quality 高质量的脉冲

Complex waveform generation复杂的信号生成

Higher throughput 高吞吐率

典型的memory cell测试主要分为3部分：

1、Write / Erase pulse width dependency

2、Endurance test

3、Disturb test

Write / Erase pulse width dependency

流程如下

问题 1-a) 脉冲波形失真

根据以上测试流程，首先我们的工程师编写程序写进一个理想脉冲。

然而由于传输线的多重反射及电感效应，实际测试脉冲已经引入了失真：

问题 1-b) 复杂的时序图生成

时钟的同步、延时、脉宽、上升下降沿，都是要考虑的因素

Endurance Test的流程如下

问题2-a) 超长疲劳测试时间

Issue 2-b) 还是波形产生的问题，在疲劳测试中需要为memory cell注入多电压信号脉冲，以测试memory的性能

Disturb test

Issue 3-a) 测试设备的灵活性，例如：在两个cell上同时加压，一个为工作单元, 一个为干扰单元

Issue 3-b) 要求比较高的电压加速degradation (e.g. > 40Vfor NAND)

总结以上部分，可得在存储器单元主要三种功能测试中，主要的测试挑战如下

面对如此错综复杂的考量，正确的方法，是使用Keysight HV-SPGU module in B1500A（HighVoltage Semiconductor Pulse Generator Unit），这是基于Keysight半导体参数分析仪（也就是Tracer）B1500A的高压脉冲产生单元，它可以产生± 40V的电压脉冲，用于memory cell 的disturb test。