高エネルギー実験をシーズにしたlsiテスター開発 -...

07.5.15 Mixed-Signal LSI Testing Company 1

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Test Research Laboratories Inc.

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高エネルギー実験をシーズにしたLSIテスター開発

長崎総合科学大学テスト・リサーチ・ラボラトリーズ株式会社

田中　義人

Nagasaki Institute of Applied Science

KEK測定器開発セミナー


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会社概要

　名　　称　　テスト・リサーチ・ラボラトリーズ株式会社　略　　称　　ＴＲＬ　所在地　　長崎県長崎市（本店)、　東京都豊島区池袋（事業所）

　設　　立　　２００３年７月１１日　資本金　　４億２９７５万円（200７年１月現在）　社員数　　２１名(役員を除く）

株　　主　　　３３名

　　　　　　田中義人、勝満徳、浜垣秀樹、モバイルインターネットキャピタル、　　　　チャレンジインベストジャパン、東大エッジキャピタル、大阪投資育

成、　　　　親和ベンチャーキャピタル、三菱UFJキャピタル、佐銀ベンチャー、　　　（財）長崎県産業振興財団、商工中金、その他

　役　　員　　取締役会長　 CTO 田中義人　　代表取締役社長　　 CEO　COO 　勝　満徳　　取締役（東京大学助教授）

浜垣秀樹　　社外取締役（元インテルジャパン会長）西岡

　郁夫　　社外取締役（株トリプルワン取締役）福島

　慶多　　監査役(元親和ベンチャーキャピタル社長）小玉　武人


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会社設立までの経緯

平成15年7月テスト・リサーチ・ラボラトリーズ株式会社設立（資本金12百万円）。

平成15年8月長崎県大学等発ベンチャー創出事業（１億円枠）に採択。

平成16年2月第三者割当増資（資本金27百万円）

平成16年7月役員、関連会社へ第三者割当増資（資本金39.5百万円）。

平成16年8月中小企業創造活動促進法認定。

平成16年9月第三者割当増資（資本金59.5百万円）。

平成17年2月新株予約券行使による増資（資本金72百万円）。

平成17年5月第三者割当増資（資本金102百万円）。

平成17年7月予約行使による増資（資本金162.25百万円）。東京事業所開設。

平成17年12月第三者割当増資（資本金274.75百万円）





ＬＳＩ技術とは

1cm

1cm

1cm2あたり５０００万個の素子

まるで金太郎飴のように

切り出して作る

パソコン、携帯、家庭用電化製品にいたるまですべての電気製品にLSI（大規模集積回路）が入っ

ている。

シリコンウェーハ


Pentium4


日米科学技術協力事業

•PHENIX実験 BNL（米国）

•2000年実験開始

•研究者約４００名

•日本の参加機関

　東京大学、筑波大学

　京都大学、広島大学、

　高エネルギー研究所、

東京農工大、東工大

　理研、早稲田大学、

　長崎総合科学大学


PHENIXPHENIX実験実験RICHRICH用読み出し回路の開発用読み出し回路の開発


640MB/sの転送スピード

→　VMEの4倍以上

PHENIX実験用BackPlane

　ソースシンクロナス転送

　９U基板

　コントローラ基板　　　1枚

　入力基板（64入力）　　10枚

　出力基板（１Gbps）　　　2枚

　LVL1トリガ基板　　　2枚


PHENIXで開発したDAQシステム

AMUMAX writing rate 12MHZMIN writing time 40ns(12bit)Dynamic range 0.5~4.5VDroop time 100mV/s

ADCADC type Wilkinson型Range 9~12 bitsMAX clock 230MHz

(Double edge)

9U Custom-made Module• Orbit 1.2u CMOS

3.5ｍｍ x 4.5ｍｍ84pin PLCC

• MOSIS SCMOS• TAC 8ch• Integrator 8ch • Trigger sum 2ch

8ラックを使用　

　→　5120チャンネル

　→　アナログ入力レート　10MHｚ

　→　約1Gbps光ファイバー出力


AMU/ADC Chip Layout

• HP 1.2u CMOS 5.5cm x 3.5cm 160pinQFP

•MOSIS SCMOS

•Analog Memory 64 x 32 (0.5pF)

•ADC Wilkinson type 200MHz (D.E.) 12bit x 32ch

•Power dissipation 5V (45.5mW)


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LSIのテスト


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横河TS670テスタ（G2)


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データ収集システムとテスタ

検出器フロントエンド（FE）トリガイベント処理システム

データ収集システム

ストレージシステム

検出器CPU 記憶

装置FE

ディテクタサブシステムイベント処理システム

トリガ

DUTテストヘッド測定条件（テストプログラム）

テスタ本体

テスタシステム

Acquisition(or Digitizer)

Module

MUXAMP

ALDLCD　PE

DGT

CMP FM

Big Iron ブロック図

DUT

Test Head

TG

FM

DRV

CMP

SVI

ALD

デジタル　PE

MPU

TG

FM

DRV

CMP

SVI

ALD

デジタル　PE

MPU

TG

FM

DRV

CMP

SVI

ALD

デジタル　PE

MPU

TG

FM

DRV

CMP

SVI

ALD

デジタル　PE

MPU

TG

FM

DRV

CMP

SVI

ALD

Digital　PE

MPU

Main Frame

TestHeadMPU


Module

Pattern GeneratorModulePattern Generator

ModulePattern Generator



ModuleMPU

Module

UPS

SystemPowerSupply

EWS

Pattern MemoryModulePattern Generator


ModulePattern memory

ModulePattern Memory

Module


Module


Module


Module

Sys

tem

Bus

PMU/RVI Module

UVI Module

PMU/RVI ModulePMU/RVI ModulePMU/RVI ModulePMU/RVI Module

UVI ModuleUVI ModuleUVI ModuleUVI ModuleUVI ModuleUVI ModuleIDDQ Module

MUXAMP

ALD LCD　PE

DGT

CMP FM

MUXAMP

ALDLCD　PE

DGT

CMP FM

MUXAMP

ALDLCD　PE

DGT

CMP FM

MUXAMP

ALD

LCD　PE

DGT

CMP FM

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Big Iron vs Fujin

メインフレームアーキテクチャ　から　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　パーソナルコンピュータアーキテクチャ　へ　

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Big Iron vs Fujin

標準バックプレーンを利用したモジュール設計

各ボード上にモジュールを実装

（PCのマザーボードと同じ方式）

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Nagasaki Institute of Applied ScienceフルオートMYT

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MYTへ適用した独自技術

テスタ専用MPUの開発

テスタ専用パターンジェネレータの開発

段階的トリガによる高速データ処理

低容量、低抵抗、高速スイッチの開発

専用スクリプト言語TRLの開発

専用コンパイラの開発

ネットワーク対応型ソフトウェアの開発

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TRL Tester Architecture for Data Processing

Digital Measurement

Fast ADC

LVLl

MPU

Fast Switches

Global Controller(MB Control LSI)

1

23

Digital PatternGeneration

DUT

LVL2

MPU

&Data

Transfer

LSI

PC

NET

Level1Trigger

Level2Trigger

Level3TriggerDaughter Bord

FastMemory

LVLl

MPU

Fast I/O

PGl

MPU

Fast TDC

LVLl

MPU

LCD Driver 1Measurement

AnalogMeasurement

LCD Driver NMeasurement

1

2

3

4

4

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Why TRL tester is Smaller than Others?

Pipeline Architecture (TRL)

Superscalar Architecture (Others)

Initialize1 Measure1 Average1 Judge1 Transfer1







Initialize8 Measure8 Averae8 Judge8 Transfer8



Initialize11 Measure11 Average11 Judge11

Initialize12 Measure12 Average12

Initialize13 Measure13

Initialize14

~10MHz Processing Time ~ 100ns constant

Initialize1

Initialize2

Initialize3

Initialize4

Initialize5

Initialize6

Initialize7

Initialize8

Initialize9

Initialize10

Initialize11

Initialize12

Initialize13

Initialize14

Measure1

Measure2

Measure3

Measure4

Measure5

Measure6

Measure7

Measure8

Measure9

Measure10

Measure11

Measure

Measure13

Measure14

Average1

Average2

Average3

Average4

Average5

Average6

Average7

Averae8

Average9

Average10

Average11

Average12

Average13

Average14

Judge1

Judge2

Judge3

Judge4

Judge5

Judge6

Judge7

Judge8

Judge9

Judge10

Judge11

Judge12

Judge13

Judge14

Transfer1

Transfer2

Transfer3

Transfer4

Transfer5

Transfer6

Transfer7

Transfer8

Transfer9

Transfer10

Transfer11

Transfer12

Transfer13

Transfer14

Main Frame~100kHz ~10kHz ~20Mbyte/s

Processing Time ~ 1us to 100us

Small System

Large System

~200MByte/s

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Smooth Data Flow with Trigger Method (FLT)

Congestion Problem on Data Flow (BILT)

Ch1 2Byte

Ch2 2Byte

Ch3 2Byte

Ch4 2Byte

Ch5 2Byte

Ch1024 2Byte

Test Head

Acquisition

Memory20Mbyte/s200Mbyte/s

Processing

with

Test

Program

Workstation

20kbyte/s

Ch1 2Byte

Ch2 2Byte

Ch3 2Byte

Ch4 2Byte

Ch5 2Byte

Ch1024 2Byte

20Mbyte/s

Level1

Trigger

MPU

Level2

Trigger

MPU2Mbyte/s

Level3

Trigger200kbyte/s 20kbyte/s

Smooth Processing

Processing with over spec hardware

Daughter Board

Test

Processor200kbyte/s

Congestion

Main Frame

Mother Board PC

Why TRL tester is Faster than Others?

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Comb Frame

ITP-2 board

8 PE cards+ 2 PS card+Controller

6 RVI+ 2 UVI

MB-2 boardLCD cards

Comb board(type A, B, C)

Air Flow

PC　CNT

Manipulator

FRONT

BACK

07.5.15 Mixed-Signal LSI TestingCompany

26Air Flow

PC　CNT

Manipulator

FRONT

BACK

CPUカード

Y社（SPARC　VMEカード）

TRL　CPUカード

DDR2メモリ

UVIカード

Y社　UVIカード（１ｃｈ）

TRL　UVIカード（４ｃｈ）

RVI、PMUカード（４ｃｈ）

Y社

TRL


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Big Iron vs Fujin　(サイズ）

設置面積　　　　Big Iron　　　Fujin　　　

プローバ　＋　　14850　　　　1600　cm2

165cm

90cm

150cm

70cm

90cm

40cm

70cm

70cm

40cm

40cm40cm

80cm

テストヘッド

テスタ本体（Y社）

テスタ本体

電源

14850cm2

6300cm2

4900cm2

1600cm2


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プローバー

2000万円／台設置面積　約20000cm2


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設置面積比較

Fujin＋HAP　(1/5) 他社＋UF200（1/1）

1m2

1.6m2

Fujin＋UF200　(1/2)

2.5m2

4m2

電源＋モニタ

2.5m2

1.5m28.8m2

WS PC1m2

1.6m2

1m2

1.6m2

1m2

1.6m2

2.5m2

1.5m28.8m2

WS PC

2.5m2

4m2

電源＋モニタ

2.5m2

4m2

電源＋モニタ

2.5m2

4m2

電源＋モニタ


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Fujinを用いたテストフロー

シミュレーションシミュレーションエンジン

パターンファイルコンバータ

他社テストパターンファイル

•TS670•ND1(開発中）

•ＶＣＤ（開発中）

校正データを記述Fujinデフォルト設定

バージョン違いを吸収

DUTの違いを吸収

テスト項目、条件順序を記述

テスト条件設定ファイル

デバッグモードアセンブラモードスクリプトモード

Typhoon統合環境

LIBファイルINIファイル

ピン定義ファイル

校正

テスト選択

チェックしたテスト

をFujinメモリ内で

順次実行

（コンパイル段階

で順番は固定）

ログファイル

テストパターンファイルFujinへ

ダウンロード

テスト実行

ログファイル

スクリプトを

Fujinメモリ内で

順次実行

（順番は任意に

変更可能）

ログファイル

項目設定

CALファイル

テストシーケンスファイル

オペレータ

ウィンドウ


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Typhoon Software

Log Window

Command promptGraph tool


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トレーサビリティツリー

PDM/CNT-R/PS-R

LVPMU LCDPMU(Force)

DMM

RVS（Force)

LCD-SHPE-DRVVIH/VIL/VIT

PE-COMPVOH/VOL

PE-ALDVT/IOH/IOL

PE-DTVDH/VDL

VF

VM(±2.5/ ±5/-5～10)IM(200uA/2mA)LVPMU-VDH/VDL

VFIF(200uA/2mA) IF(200uA/2mA/20mA)

IF(200uA/2mA/20mA)ILIM(200uA/2mA/20mA)

VDH/VDL

RVS（Meas)ATT1/2ATT1/4ATT1/12

UVS（Force)

UVS（Meas)10uA10mA100mA

60uA20mA250mA

LCDPMU(Measure)VM: ATT1VM: ATT1/2VM: ATT1/4VM: ATT1/8IM: 200uAIM: 2mAIM: 20mA

VF (-30～30/0 ～60)

ILIM(60uA/30mA/250mA)

VF(-60～0/-30～30/0～60)

ILIM(10uA/10mA/100mA)

CNT: 10,10,50k 100, 1K　１０ＫPS:20(106), 160(840),8.2k, 1M

+PS-R+PS-R

VCMP(10uA/10mA/100mA)

ICMP(10uA/10mA/100mA)

VCMP(60uA/30mA/250mA)

ICMP(60uA/30mA/250mA)

+CNT-R +PS-R+PS-R

UVS（Current) RVS（Current)

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大学発ベンチャーの苦労

財務、経理　→　社長に任せる

営業、販売、原価計算　→　社長に任せる

人事　→　社長に任せる

技術　→　製造・メンテナンスをどうするかが鍵！

やはり、最後は人！

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