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Test Integrierter Schaltungen (TEST)2.5 ECTS
(englische Bezeichnung: Test of Integrated Circuits)

Modulverantwortliche/r: Klaus Helmreich
Lehrende: Klaus Helmreich


Startsemester: SS 2015Dauer: 1 SemesterTurnus: jährlich (SS)
Präsenzzeit: 30 Std.Eigenstudium: 45 Std.Sprache: Deutsch

Lehrveranstaltungen:


Inhalt:

Motivation
Damit unsere elektronischen Geräten überhaupt funktionieren, muß jede einzelne mikroelektronische Schaltung darin nach ihrer Fertigung geprüft werden. Wegen der Komplexität heutiger integrierter Schaltungen (ICs) machen diese Tests bis zur Hälfte der Fertigungskosten aus! - Ein guter Grund, sich mit dem Thema Test auseinanderzusetzen, wenn man sich mit Mikroelektronik befaßt.

Gliederung
Die Vorlesung umfaßt Inhalte zu Bedeutung, Theorie, Methodik, Gerätetechnik und Praxis des Tests in der Halbleiterfertigung.

1 Test in der Halbleiterfertigung
Herstellungsphasen integrierter Schaltungen, wirtschaftliche Bedeutung des Tests, Testysteme, Zuführungs- und Sortierautomaten, Prüfadapter für montierte ICs und Wafer, Kontakttechnologien für Wafertest, Modulare Testsysteme

2 Messen und Testen
Begriffe und Definitionen, Meßunsicherheit und Irrtumsrisiko, Schätzung von statistischen Parametern: Mittelwert, Streuwert, Konfidenzintervalle, Rechnen mit statistischen Schätzwerten, Entscheidungsfindung bei Irrtumsrisiken, Hypothesentest der mathematischen Statistik als theoretische Grundlage des Fertigungstests, Schließen aus statistischen Aussagen

3 Fehler und Tests
Definition, Klassifizierung hinsichtlich Entstehung und Auswirkung, Test im Herstellungsprozess und während des Produktlebens, Randbedingungen verschiedener Testaufgaben

4 Testkosten und Prüfstrategie
Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen, „Zehner-Regel”, Testkosten und Testgüte, Testkomplexität, Maßzahlen: Fehlerwahrscheinlichkeit, Ausbeuten, Fehlerüberdeckung, Testschlupf und Ausbeuteverlust

5 Testkategorien und Testerzeugung
Notwendigkeit des Produktionstests, Defekte und Fehler, Zuverlässigkeitstest, Simulation und Test, Testentwurf, Bestandteile von Fertigungstests, Funktionstest und Strukturtest, Fehlermodelle, Testmustererzeugung durch Fehlersimulation und synthetische Verfahren, Fehlerklassen und Fehlerkatalog, redundante Fehler, D-Kalkül

6 Testsysteme
Entstehungsgeschichte, Funktionsprinzip, Einteilung nach Einsatzbereich und Prüflingskategorie, Leistungsmerkmale und Aufbau, Pinelektronik

7 Prüfprogramm und Testsignalbeschreibung
Zyklisierung und Prüftakt, Prüfmuster, Zeitmarken, Testsystemarchitekturen, Signalformate

8 Test gemischt analog-digitaler Schaltungen (Mixed-Signal Test)
Instrumentierung, digitale Signalverarbeitung, Kohärentes Testen, Parameter gemischt analog-digitaler Schaltungen, spektrale und Histogrammtests, Testabläufe

9 Test weiterer Schaltungsklassen
Speichertest: Fehlermodell, Prüfverfahren, algorithmische Mustergenerierung und Redundanzanalyse, Test von Hochfrequenzschaltungen: Instrumentierung und Besonderheiten, synthetische Instrumente, System-on-Chip- / System-In-Package-Test

10 Testfreundlicher Entwurf (Design for Testability)
Begriff, Kosten, Standardisierung, Systematik der Verfahren, Ad-hoc-Methoden, Stimulusgenerierung und Signaturanalyse, Prüfpfadverfahren, Selbsttest

Lernziele und Kompetenzen:


Fachkompetenz
Wissen
  • die wesentlichen Geräte und Komponenten für den Produktionstest integrierter Schaltungen nennen und erläutern
Verstehen
  • Prüfergebnisse als wahrscheinlichkeitsbehaftete Aussagen verstehen
  • technische und wirtschaftliche Erfordernisse beim Halbleitertest erläutern und entsprechende Abwägungen darstellen

  • technisch-wirtschaftliche Kenngrößen definieren und deren Zusammenhänge darstellen

  • Fehlermodelle beschreiben und deren Bedeutung für die Testsynthese darstellen

  • Verfahren zur automatischen Testmustererzeugung unterscheiden und beschreiben

  • Funktionsprinzip von Testsystemen und deren Komponenten erläutern

  • Komponenten der Testsignalbeschreibung zusammenstellen

  • Methoden des prüffreundlichen Entwurfs darstellen

Anwenden
  • Vorgänge „Messen“ und „Prüfen“ voneinander abgrenzen und den Zusammenhang zwischen Meßunsicherheit und Irrtumsrisiko erklären
  • Mittelwerte und Streuwerte aus Meßdaten schätzen und für diese Konfidenzintervalle zu gegebener Irrtumswahrscheinlichkeit angeben

  • die Unsicherheit von aus meßunsicherheitsbehafteten Anfangsgrößen berechneten Ergebnissen berechnen

  • sich der Denkfallen beim Schließen aus statistischen Aussagen bewußt sein

  • Prüfsignale anhand der Kriterien für kohärentes Testen definieren

Analysieren
  • Fehler in technischen Produkten hinsichtlich Entstehung und Auswirkung klassifizieren
  • Testvorgänge an integrierten Schaltungen klassifizieren und zugehörige Randbedingungen nennen

  • Begriffe „Defekt“ (‘defect‘), „Fehler“ (‘fault‘), „Irrtum“ (‘error‘), „Ausfall“ (‘failure‘) am Beispiel Halbleitertest voneinander abgrenzen

  • Abläufe bei Halbleitertests hinsichtlich verschiedener Kriterien (hierarchisch) strukturieren und unterscheiden

  • Testsysteme und deren Architekturen hinsichtlich verschiedener Kriterien klassifizieren

Evaluieren (Beurteilen)
  • technische und wirtschaftliche Bedeutung des Tests im Vergleich zu weiteren Bereichen der Halbleiterindustrie zutreffend einschätzen
  • Prüfkriterien anhand angestrebter Qualitätsanforderungen (Testschlupf) aufstellen

  • Testschwellen im Hinblick auf Minimierung einer Irrtumswahrscheinlichkeit wählen

Erschaffen
(keine)
Lern- bzw. Methodenkompetenz
Lernziele hinsichtlich Lern- und Arbeitsmethoden:
  • Hypothesen statistisch prüfen, wahrscheinlichkeitsbehaftete Aussagen interpretieren

Selbstkompetenz
Lernziele hinsichtlich persönlicher Weiterentwicklung:
  • Schlüsse aus statistischen Aussagen und Ergebnissen hinterfragen diesen kritisch begegnen

Sozialkompetenz
Lernziele hinsichtlich des Umgangs mit Menschen:
  • Übungsaufgabenstellungen gemeinsam in Kleingruppen lösen


Weitere Informationen:

Schlüsselwörter: Test, integrierte Schaltungen, Fertigung, Mixed-Signal

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:
Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:

  1. 123#67#H
    (Po-Vers. 2008 | Masterprüfung | Wahlpflichtbereich Technisches Anwendungsfach | Test integrierter Schaltungen)
  2. Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science)
    (Po-Vers. 2008 | Masterprüfung | Wahlpflichtbereich Technisches Anwendungsfach | Test integrierter Schaltungen)
  3. Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2010 | Schwerpunkte im Masterstudium | Schwerpunkt Eingebettete Systeme | Wahlpflichtmodule | Wahlpflichtmodul aus EEI im Schwerpunkt Eingebettete Systeme)
  4. Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2010 | Schwerpunkte im Masterstudium | Schwerpunkt Realisierung von Informations- und Kommunikationssystemen | Wahlpflichtmodule | Wahlpflichtmodul aus EEI im Schwerpunkt Realisierung von Informations- und Kommunikationssystemen)
  5. Mechatronik (Bachelor of Science): 5-6. Semester
    (Po-Vers. 2007 | Wahlpflichtmodule (für alle Studierende des Bachelorstudiums, die vor 01. Oktober 2012 Wahlpflichtmodule begonnen haben) | Wahlpflichtmodule | Katalog | Test integrierter Schaltungen)
  6. Mechatronik (Bachelor of Science): 5-6. Semester
    (Po-Vers. 2009 | Wahlpflichtmodule (für alle Studierende des Bachelorstudiums, die vor 01. Oktober 2012 Wahlpflichtmodule begonnen haben) | Wahlpflichtmodule | Katalog | Test integrierter Schaltungen)
  7. Mechatronik (Bachelor of Science): 5-6. Semester
    (Po-Vers. 2009 | Wahlpflichtmodule | 4 Elektronische Bauelemente, Schaltungen und Systeme)
  8. Mechatronik (Master of Science): 1-3. Semester
    (Po-Vers. 2010 | Wahlpflichtmodule | Katalog | Test integrierter Schaltungen)
  9. Mechatronik (Master of Science): 1-3. Semester
    (Po-Vers. 2010 | Vertiefungsrichtungen | Entwurf Integrierter Schaltungen Digital | Test integrierter Schaltungen)
  10. Mechatronik (Master of Science): 1-3. Semester
    (Po-Vers. 2010 | Vertiefungsrichtungen | Entwurf, Modellierung und Simulation von analogdigitalen Schaltungen und Systemen | Test integrierter Schaltungen)
  11. Mechatronik (Master of Science): 1-3. Semester
    (Po-Vers. 2012 | M1-M2 Vertiefungsrichtungen | 4 Elektronische Bauelemente, Schaltungen und Systeme)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Test Integrierter Schaltungen (Prüfungsnummer: 40001)
Prüfungsleistung, mündliche Prüfung, Dauer (in Minuten): 30, benotet
Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

Erstablegung: SS 2015, 1. Wdh.: WS 2015/2016
1. Prüfer: Klaus Helmreich
Ort: Cauerstr. 6 Zi. 0.147

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