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基于NI 655x的半导体BER测试方法-part II

硬件: Digital I/O (DIO)>>High-Speed Digital I/O

问题:

在半导体芯片领域，误码率测试（Bit Error Rate Testing, BERT）是一项重要的指标，NI公司的BERT是如何实现呢？

解答:

Route Delay方式

v LabVIEW

与Source Synchronous方式类似，Route Delay方式同样需要准备HWS文件和创建两路生成任务和采集任务，但不需要外部路由Sample Clock和Data Active信号，主要区别有以下两点：

1）生成任务和采集任务的采样时钟源均配置为板载时钟，并指定为相同的采样率；

2）采集任务的开始触发设置为DelayedDataActiveEvent，并使用niHSDIO属性节点DataActiveInternalRouteDelay来直接设置Data Active信号的时延时间，单位为时钟周期，如果RTD数值为小数，例如：RTD=8.5，则属性节点DataActiveInternalRouteDelay配置整数部分，即floor（RTD）= 8，niHSDIO Configure Data Position.VI配置小数部分，即RTD - floor（RTD）= 0.5，即可实现Route Delay方式。

v SignalExpress

SignalExpress可以很方便的实现Route Delay方法，并使用Sweep模式来估算RTD数值。

第一步，在SignalExpress中创建Stimulus-Response任务。具体有两种方法：

1）点击DWE软件的运行按钮，便会自动运行SignalExpress，并添加Stimulus-Response任务；

2）在SignalExpress中直接添加Stimulus-Response步骤，在Add Step菜单中，选择Generate Signals->NI-HSDIO Stimulus-Response；

第二步，为NI-HSDIO Stimulus-Response步骤配置Route Delay方式。在Step Setup选板的RTD Compensation中，选择Route Delay（clock cycles）作为RTD Elimination Method，这里的Clock cycles delayed便是RTD数值，修改该数值便可以延时Data Active信号若干周期数；

第三步，为了获取RTD的最优数值，需要添加Sweep步骤。Sweep循环可以不断改变Route Delay数值，记录在不同Route Delay数值下硬件比较的误码数目，从而找到误码为零时的Route Delay数值，作为该DUT的RTD值。

在Sweep步骤的Sweep Configuration选板中，添加Sweepable parameters，选择Route Delay（clock cycles），设置Route Delay的Start和Stop的周期数，以及循环次数（Number of points）；

在Sweep Output选板中，添加Outputs of the sweep，选择硬件比较的误码数目（Number of Sample Errors），作为估算RTD的基准参数；

例如，上图中的数值表示在1~10个周期内，每次递增0.5个周期的Route Delay，则运行1次Stimulus-response步骤，记录1个Number of Sample Errors，作为结果输出，当每个Route Delay数值都遍历到，便形成一条误码数目的曲线，其中误码数目为零的位置便是RTD数值。整个SignalExpress程序的运行结果如下图：

如果Route Delay结果并不清晰，可以根据第一次运行的结果修改Start和Stop范围再次Sweep计算。最终获得RTD的估算值约为8.4，便可以将Stimulus-response步骤的Clock cycles delayed，作为RTD时延的数值。

小结

NI 566x系列HSDIO可以利用实时硬件比较功能来组建完整的数字激励-响应测试系统，实现对半导体芯片的自动化BER测试。对于BER的相关测试，或者说，误码产生原因的测试分析，可以采用NI Digitizer（e.g. PXIe-5186）与抖动分析工具包(Jitter Analysis Toolkit)来观察数字波形的眼图等（参考KB 65U4HBG4），对BER做进一步分析。

相关链接:

KB 673NJ0F 基于NI 655x的半导体BER测试方法 - part I
http://digital.ni.com/public.nsf/allkb/9C732072559205C286257B240024CFCB?OpenDocument
Bit Error Rate Testing (BERT) Reference Example
http://www.ni.com/white-paper/7938/en
Advanced Features of High-Speed Digital I/O devices: Data Delay
http://www.ni.com/white-paper/7280/en
Advanced Features of High-Speed Digital I/O devices : Hardware Compare
http://www.ni.com/white-paper/7281/en
National Instruments High-Speed Digital ATE and Stimulus Response Features
http://www.ni.com/white-paper/3671/en
KB 65U4HBG4
http://digital.ni.com/public.nsf/allkb/0B20F0575F5F3CFF86257B04003F841C?OpenDocument