基于FPGA的集成电路老化测试系统设计

发布时间：2017-03-22 04:12

  本文关键词：基于FPGA的集成电路老化测试系统设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：针对微电子集成电路的可靠性电性能试验,本文提出一种基于FPGA实现用于集成电路老化测试实验的设计解决方案。通过对集成电路可靠性保障实验流程的不断实践,总结老化及测试项目存在的问题与不足,针对这些问题,结合目前实验所用的设备,进行需求分析,提出将测试老化设备集成化的解决方案。利用FPGA优秀的实时控制能力和数据采集能力,以ALTERA公司生产的FPGA芯片cyclone系列4代EP4CE6F22C8N为基础,设计完成集成了老化和测试功能的实验板,以验证了解决方案的可行性。论文的主要研究工作如下:(1)集成电路可靠性保障实验流程中老化及测试项目的研究。调研实验所需环境、所用设备、操作步骤等。(2)总结当前存在的不足,针对当前存在的问题,提出基于FPGA的解决方案。(3)研究利用FPGA建立工程的设计流程和设计方法。(4)以FPGA芯片为控制核心,通过不断试验探索,制作了集成电路老化测试电路板。在单块电路板上,实现可控的加电压功能、电压测试功能、电流测试功能、测试通道切换功能、指令接收与数据发送功能。(5)运用硬件描述语言Verilog HDL编写代码程序。利用Modelsim仿真软件验证代码的正确性。设计与硬件电路板相匹配的功能模块,为扩展到其他应用领域提供基础。
【关键词】：现场可编辑门阵列 集成电路 老化实验 电性能测试
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN407
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 1. 绪论9-17
• 1.1 元器件可靠性9-13
• 1.1.1 元器件筛选老化试验9-10
• 1.1.2 元器件电参数测试10-11
• 1.1.3 当前老化测试中存在的问题11
• 1.1.4 集成老化测试系统的提出11-13
• 1.2 关于FPGA13-16
• 1.2.1 FPGA的发展13-14
• 1.2.2 FPGA的结构14-16
• 1.3 本章小结16-17
• 2. 系统设计概述17-20
• 2.1 功能与需求分析17-18
• 2.2 系统组成18-19
• 2.2.1 命令发送与数据接收处理18
• 2.2.2 功能电路18-19
• 2.2.3 元器件老化及测试所需环境的实现19
• 2.3 本章小结19-20
• 3.硬件电路设计20-40
• 3.1 系统主电路20-38
• 3.1.1 电源电路20-22
• 3.1.2 FPGA及其配置电路22-25
• 3.1.3 串口通信电路25-26
• 3.1.4 可控电压电路26-28
• 3.1.5 电压测试电路28-30
• 3.1.6 电流测试电路30-34
• 3.1.7 通道选择电路34-36
• 3.1.8 发光二极管电路及数码管显示电路36-38
• 3.2 适配电路38-39
• 3.3 本章小结39-40
• 4.FPGA的开发设计流程40-46
• 4.1 硬件设计输入方式40-42
• 4.1.1 原理图输入40
• 4.1.2 硬件描述语言输入40-41
• 4.1.3 IP核输入41-42
• 4.2 软件开发工具Quartus Ⅱ42-45
• 4.2.1 Quartus Ⅱ的设计输入方式42-43
• 4.2.2 综合43-44
• 4.2.3 仿真44
• 4.2.4 布局布线44
• 4.2.5 时序分析44-45
• 4.2.6 编程及配置45
• 4.3 本章小结45-46
• 5.基于Verilog HDL的设计实现46-55
• 5.1 模块化设计46-52
• 5.1.1 串口波特率时钟产生模块46-47
• 5.1.2 串口接收模块47-48
• 5.1.3 串口发送模块48
• 5.1.4 测试模块48-50
• 5.1.5 数码管显示模块50-51
• 5.1.6 指令及数据处理模块51-52
• 5.1.7 顶层模块52
• 5.2 板级调试52-54
• 5.3 本章小结54-55
• 论文总结55-57
• 参考文献57-59
• 附录A 验证板PCB59-61
• 附录B 测试模块部分代码61-65
• 致谢65-67
• 作者简介67-68

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本文编号：260856