数字集成电路测试系统标准样片法校准规范编制说明

《数字集成电路测试系统（标准样片法）校准规范》编制说明国防科技工业微电子一级计量站2022年10月《数字集成电路测试系统（标准样片法）校准规范》编制说明

一、任务来源及计划要求任务来源于鄂市监量函［2021R72号“省市场监管局关于下达2021年省级计量技术规范制订计划的通知”根据该计划，《数字集成电路测试系统（标准样片法）校准规范》应于2022年10月底前完成报批稿的编制工作

二、编制过程

（一）编制原则数字集成电路测试系统（标准样片法）校准规范（以下简称基于标准样片的校准规范）适用于数字集成电路测试系统的校准，该规范以数字集成电路标准样片（以下简称标准样片）为计量标准器，通过复现集成电路参数的量值对给定的集成电路测试系统进行校准，其校准结果反映被校准系统在实测工况下的综合测量状态，实现在线校准校准时，标准样片具有可与被测系统快连快拆、体积小、易携带、成本低等优点此外，标准样片可将现有的各类标准仪器设备进行国产化替代，并掌握相关核心技术，摆脱对国外技术的依赖标准样片作为传递标准是整个微电子量值溯源和传递体系中的重要一环，对解决中低端集成电路测试系统的校准、保障科研生产质量起着重要的作用为了保证标准样片对数字集成电路测试系统进行量值传递时结果的准确性，校准过程中就必须要遵守相应的计量技术规范本规范按照JJF1071《国家计量校准规范编写规则》的规定编写本规范的编制充分考虑了行业内现有数字集成电路测试系统的使用与分布状况，以保证规范满足现有数字集成电路测试系统的溯源要求本单位通过认真分析数字集成电路测试系统的结构组成、原理以及技术指标，提出了基于标准样片的校准方法本规范按照数字集成电路测试系统的组成，分别编写Vil、Vih、Vol、Voh/ol、/oh、/dd、Mh、/phl等校准项目的校准方法

（二）起草工作分工起草工作具体分工如下表所示:

（三）征求意见情况2022年6月，标准起草小组将《电容器高温老化系统校准规范（征求意见稿）》函询中国船舶集团有限公司第七一七研究所计量检测中心、湖北航天技术研究院计量测试技术研究所、中国船舶集团有限公司第七二二研究所计量检测中心、中国兵器工业集团江山重工研究院有限公司计量检测中心、湖北工业大学微电子系、中电中南（武汉）计量检测有限公司、湖北省计量测试技术研究院、中国船舶集团有限公司第七一九研究所质量安全环保部、中国船舶集团有限公司第七一研究所（国防弱磁一级站）、武汉航空仪表有限责任公司质量管理部、光迅公司、华中科技大学机械学院、中国地质大学自动化学院、襄阳航泰动力机器厂计量检测中心等14家相关单位截止2022年8月，已收到全部14家单位的反馈意见，其中湖北工业大学微电子系、中电中南（武汉）计量检测有限公司、中国船舶集团有限公司第七一O研究所（国防弱磁一级站）、武汉航空仪表有限责任公司质量管理部、光迅公司等5家单位无异议，其余9家单位共提出32条意见，共采纳25条意见，重大意见不采纳的已与意见提供单位沟通取得一致意见2022年11月召开的校准规范审定会议，对本规范共提出了6条修改意见标准起草小组根据意见对校准规范进行了修改和完善，并经过内部评审，形成了《征求意见汇总处理表》

（四）编制阶段工作情况整个校准规范的编制过程是2022年1月至3月，组建标准起草小组，形成了校准规范的草案；2022年4月至5月，依据规范草案对典型的数字集成电路测试系统（V93000型集成电路测试系统）进行了测量不确定度评定和试验验证工作，并修改完善规范草案，形成了征求意见稿；2022年6月至10月，对外广泛征求了意见，标准起草小组对反馈意见进行处理，形成了送审稿2022年11月召开了校准规范审定会议，本校准规范通过了审查，并根据审定会议上提出的意见，修改完善了校准规范及相关资料

三、计量技术规范主要技术内容说明本规范的主要技术内容说明如下

1、范围本规范适用于使用标准样片法校准数字集成电路测试系统

2、引用文件本规范引用的文件说明

3、术语本规范的术语和定义说明

4、概述对数字集成电路测试系统的用途、原理和结构进行了简要描述

5、计量特性规定了被校准系统的计量特性此处计量特性依据且符合现有标准样片的测量能力

6、校准条件规定了环境条件及校准用设备此处校准用设备的技术指标依据且符合现有标准样片的测量能力

7、校准项目和校准方法9个校准项目的校准方法Vil、Vih、Vol、Voh、/ol、/oh、/dd、/plh、》hl

8、校准结果表达规定了证书应该包括的信息

9、复校时间间隔对复校时间间隔进行了建议

10、附录对校准结果测量不确定度评定、校准原始记录格式等内容进行了阐述

四、验证试验情况本规范编制过程中，对规范中的校准项目包括％l、Vih、Mol、Voh、/ol、/oh、/dd、，plh、Zphl进行了全面的验证试验，并形成了测量不确定度评定报告及试验报告经验证本规范的计量特性要求、校准条件、校准方法科学合理，试验结果符合预期

五、与国内外相关计量技术规范的对比分析目前现有的计量技术规范无法完成基于标准样片的数字集成电路测试系统的量值溯源针对高端集成电路测试系统的计量技术规范有JJG（军工）34-2014《SOC集成电路测试系统检定规程》，是针对高端测试系统编制专用计量技术规范该规范应用于对SOC集成电路测试系统中数字通道模块以及直流模块的校准测试虽然该规范校准内容全面，但其通常采用各类专用的标准仪器设备对测试系统各个参数进行校准，并不适用于采用标准样片对数字集成电路测试系统的校准针对中低端数字集成电路测试系统的计量技术规范有JJG1015-2006《通用数字集成电路测试系统检定规程》，是针对中低端测试系统编制专用计量技术规范o该类规范应用于对通用数字集成电路测试系统中主要单元和性能参数进行检定，通常采用各类外接仪器设备对测试系统各个参数进行校准，并不适用于采用标准样片对数字集成电路测试系统的校准

六、项目说明使用标准样片完成集成电路测试系统校准的特点校准集成电路测试系统时，选用不确定度等级优于集成电路测试系统的标准样片，由于标准样片提供的标准值是准确、可靠的，当集成电路测试系统测量得到的值与标准值不一致，而且偏离到其不确定度区间之外时，就可以认定该测试系统存在问题，并采取措施加以修正这种校准方法与对集成电路测试系统进行校准的传统方法不一样，它具有如下特点第一，校准结果可以反映测试系统的使用性能由于标准样片的使用条件与实际测量时的使用条件、程序是相同的，所以它能反映出测试系统真正的使用性能；而不像传统校准方法需要另制定一套与实际使用条件不完全一致的全国统一的专用计量校准规范或检定规程实践证明由于后者的使用条件、程序与实际使用不尽一致，所以有些经过计量的测试系统在实际使用中往往会存在一些其他的问题第二，校准方法更具实用性由于在校准时，把标准样片当作一般”被测量物看待，无需使用外接仪表并完成复杂的校准操作，所以这种方法简便、容易更具实用性第三，适用于现场校准集成电路测试系统体积庞大，通常只能在所在的测试实验室完成校准传统校准方法通过建立校准装置，完成对集成电路测试系统的校准，这些校准装置结构复杂、不易搬运，或易损坏、易失准标准样片体积小、便于运输，可避免运输过程中准确度的降低，更适用于现场校准的需求可见，标准样片在集成电路测试系统的校准中有着不可替代的重要作用，相对传统方法都具有多方面的优势温湿度范围选定原则本规范对环境温度的规定为:20℃~28℃对相对湿度的规定为:45%〜80%该规定主要参考数字集成电路测试时的环境温湿度规定，本规范模拟集成电路测试的场景进行校准，测量数字集成电路使用的主要规范包括GB/T17574-1998《半导体器件集成电路第2部分数字集成电路》、GJB548B-2005《微电子器件试验方法和程序》，GB/T17574对温度的规定为推荐值25℃没有规定湿度要求GJB548B对于电测试环境温度要求为20℃〜28C没有规定湿度要求本规范综合上述规范要求，结合实际测试经验，选定环境温度20℃〜28℃相对湿度45%〜80%的范围要求校准参数选定原则本规范选取了数字集成电路最常见的参数包括输入低电平电压（％L）、输入高电平电压（％h）、输出低电平电压（Mol）、输出高电平电压（Voh）、输出低电平电流

（6）、输出高电平电流（/oh）、电源电流（加）、低电平到高电平传输时间0PLH）、高电平到低电平传输时间（/PHL）等除这些参数外，GB/T17574还规定了输入高电平电流和输入低电平电流（/lH〃IL）、输入箝位电压（％K）、输出高阻电流（/OZ）、建立时间（加）、保持时间（益）等参数本规范选定参数的主要依据是参数的覆盖面，即常用数字集成电路一般都具有这9项参数的特性其余参数均为特定数字集成电路所对应，并不具有普遍性因此目前的数字集成电路标准样片，以及本规范均选定的是这9项参数

七、实施计量技术规范的措施及建议数字集成电路测试系统型号数量众多，然而结构组成、原理以及技术指标具有相似性，本校准规范提出了基于标准样片法的数字集成电路测试系统的通用校准方法建议各数字集成电路测试系统的生产单位、使用单位及相关计量技术机构按照本规范开展基于标准样片法的数字集成电路测试系统校准工作

八、参考资料JJF1071-2010《国家计量校准规范编写规则》JJF1001-2011《通用计量术语及定义》JJF

1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》GB/T17574-1998《半导体器件集成电路第2部分数字集成电路》起草人单位起草人职称承担的起草工作中国船舶集团有限公司第七九研究所李轩冕高级工程师校准规范编写；试验报告编写；测量不确定度评定报告编写；编制说明编写张明虎研究员校准方法研究，测量不确定度评定报告编写胡勇高级工程师校准方法研究薄涛工程师试验报告编写。