Flash芯片智能化軟硬件綜合測試

整機概述

1.1 整機主要有如下一些特性：

l支持SATAI/II/III的測試;l支持SATA的測試片數(shù)定制化，例如100片、150片、200片、400片等等;l支持研發(fā)微小型定制化，例如2片、6片等等;l支持(-70度~+180度)的測試;l支持異常斷電測試和老化測試;l支持自動化溫控測試;l支持全部采用軟體進(jìn)行智能化控制測試;l支持測試測試軟體的定制化;l支持箱內(nèi)風(fēng)速與溫度均衡;l支持快速升降溫控制;l支持PCIE/EMMC/UFS/DRAM/Flash老化的定制化研發(fā);l支持網(wǎng)絡(luò)化控制，可以異地控制測試并看測試結(jié)果;l支持APP遠(yuǎn)程控制測試;

1.2 整機主要組成部分

整機測試系統(tǒng)主要包括高低溫箱、PC主板、PM板和測試軟體等等

1.3 硬體部分

硬件部分主要由如下幾部分組成：

高低溫箱外殼;| 壓縮機;| PC主板;| PM板;| 電源控制部件;

1.4 軟體部分

軟體部分主要由如下部分組成：

Test PC：主要分為如下幾種PCT、BIT、MDT與FDS;| Console：可以控制整個Test PC操作，是測試的控制接口，用于發(fā)送測試指令與配置腳本，是測試的指揮中心;| DMS：用于保存所有測試結(jié)果;| QMS：用于網(wǎng)絡(luò)管控操作;| Linux操作系統(tǒng);

二、SSD智能化測試系統(tǒng)概

SSD的智能化測試系統(tǒng)采用Win7操作系統(tǒng)平臺，通過開放式腳本模式，可以任意的修改高低溫箱的溫度及SATA產(chǎn)品的測試項目，通過LUNIX系統(tǒng)和路油器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)一鍵式操作，網(wǎng)絡(luò)化控制，節(jié)省人工，實現(xiàn)智能化數(shù)據(jù)管理，保留測試結(jié)果。

 

2.1 SSD軟硬一體測試系統(tǒng)架構(gòu)

SSD的測試設(shè)備主要支持SSD產(chǎn)品功能與協(xié)議測試，其SSD產(chǎn)品測試單獨一臺高低溫箱原理結(jié)構(gòu)如下圖所示：

其原理結(jié)構(gòu)主要特性如下：

  1、Chamber可視用途來訂制化大小型;

  2、控制電路板：每片PC主板上使用的是1托(6/22)形式，測試程序由公司自主研發(fā)及維護(hù);

  3、測試項：測試項主要包括多種掉電測試、大量讀寫比對測試、協(xié)議測試等等;

  4、控制平臺：通過Console采用腳本形式控制整個測試;

  5、QMS服務(wù)器：所有測試結(jié)果，實時傳送回QMS，長久保存;

  6、 網(wǎng)絡(luò)接口：可以通過網(wǎng)絡(luò)異地控制，并且客戶實時獲得購買產(chǎn)品的生產(chǎn)測試狀況;

  2.2自主研發(fā)軟硬件部分

  我司是國內(nèi)家專門研發(fā)SSD測試系統(tǒng)的公司，自主研發(fā)主要分為如下幾部分：

  1、高低溫試驗箱：通常用于C-temp SSD(-70度~+180度)，在大量生產(chǎn)期間，可以分析生產(chǎn)不良率的分布狀況，采用高低溫測試方式，并由QA制定合理的抽檢比例來進(jìn)行Chamber測試以確認(rèn)質(zhì)量。

  2、SSD產(chǎn)品測試架：全鋁合金CNC電腦鑼加工，并且表面發(fā)黑陽極處理。

  3、計算機硬件：測試主板專門設(shè)計了一個后倉區(qū)，內(nèi)置了36片電腦主板及36個電源及硬盤，搭建平臺路油器5個，主板放置絕緣架5臺。

  4、軟件部分：主控SSD智能化操作平臺，各種SSD的測試功能，后倉顯示器1臺，顯示轉(zhuǎn)換器1套。

  5、 PW及片板：訂制SSD測試片板36塊，PW板36塊，訂制密封硅膠72套。

  三、 定制型高低溫試驗箱

  平衡調(diào)溫控制系統(tǒng),以 PID 方式控制 SSR,使系統(tǒng)之加熱量等于熱損耗量,故能 長期穩(wěn)定的使用.

  A:指標(biāo)及要求：指氣冷式在室溫 20℃,空載時:

  1)溫度范圍: -60℃~+180℃

  2)溫度穩(wěn)定度: ±0.2℃

  3)溫度分布均度: ±2℃(帶載后3分鐘內(nèi))

  4)溫度極限: -70℃

  5)升溫時間: 25℃升90℃，(5℃/min)

  6)降溫時間: 90℃降-55℃，(1℃/min)

  7)常用試驗溫度點：-45、-40、-5、0、25、70、75、85、90

  8) 溫度準(zhǔn)確度：+/-2.0度，一般指中心點溫度與設(shè)定溫度的差值，以達(dá)溫度平衡30分鐘時測得結(jié)果判定，也可以多個采樣點溫度平均值與設(shè)定溫度之差判定。本公司以其中較大者判定。

  9)溫度波動：0.5度，指達(dá)到溫度平衡這后，同一檢測點溫度與溫度之差， 取差的點做判定。

  10)分布均勻度：2度，指達(dá)到溫度平衡之后所有檢測點同一時刻溫度與點之差值，以溫度平衡30分時的測量結(jié)果判定。

  11)平衡時間：30分，從顯示到達(dá)到實際達(dá)到平衡所經(jīng)過的時間。

  12)在常用試驗溫度下，過沖不超過3度(溫控器顯示值不超過2度)

  13)溫度過沖：a)從一個試驗溫度變化到相近的一個試驗溫度(例如從70度升到75度)，過沖不超過3度;b)高溫試驗穩(wěn)定后短暫開門后關(guān)門(85度試驗，開門時間30s)，溫度上升不超過3度。

  14)升溫或降溫過程，不應(yīng)出現(xiàn)明顯的平臺過程。例如從常溫升溫到70度，不應(yīng)在未到達(dá)70度前(68度左右)就明顯減速。

  15)久置后開機壓縮機不應(yīng)有過度振動以及產(chǎn)生異響。

  16)交流接觸器、繼電器等不應(yīng)有異常噪聲。

  17)從低溫升溫時，觀察窗、箱壁不能有結(jié)露現(xiàn)象

  備注：若溫度準(zhǔn)確度高，可以接受較大的溫度分布均勻度

  B:指標(biāo)定義及測量方法

  1.顯示溫度到達(dá)：指升降溫過程，當(dāng)溫度控制器顯示溫度值始終落于設(shè)定溫度+/-0.5度范圍內(nèi)，若有過沖，則只要其過沖之后沒有再低于設(shè)定溫度一度以上，則亦認(rèn)為其已顯示到達(dá)。

  2.溫度平衡：實測各點溫度落于設(shè)定溫度+/-2度之內(nèi)，且波動不超過0.5度，則認(rèn)為箱內(nèi)溫度已達(dá)平衡。但若此時加熱出力不穩(wěn)定，有超過10%的變動則認(rèn)為沒有達(dá)到平衡或系統(tǒng)有振蕩

  3.升溫時間：以顯示到達(dá)時間判定

  4.降溫時間：以顯示到達(dá)時間判定，但包括延遲時間。即從系統(tǒng)命令下達(dá)時間起算。

  C:能耗及功率因素

  Cycle能耗不接受180kWh/cycle標(biāo)準(zhǔn)(5小時高溫、5小時低溫),要求做到150kWh/cycle以內(nèi)(profile：高溫10小時、低溫10小時)。功率因素>0.90，考核低溫及降溫過程，即中溫壓縮機運轉(zhuǎn)或低溫壓縮機運轉(zhuǎn)時。高溫及高溫壓縮機工作的溫度不作要求。

  D:機器外觀及尺寸依照客戶的要求來定制

  測試樣品倉做成6行*6列，總共可測試216片U2.0SSD成品產(chǎn)品;

  1. 機械室散熱與電控室分開，機械室(壓縮機部分近似封閉循環(huán)，以避免壓縮機嚴(yán)重結(jié)霜，及對外部環(huán)境的強烈除濕)。

機型	測試箱尺寸（W*H*D）	外部尺寸（W*H*D）
YC－216SSD	1200×1000×360㎜	1600×1920×1200㎜

  2.內(nèi)箱材質(zhì):霧面不銹鋼板(SUS#304)(1.2㎜厚)

  3.外箱材質(zhì):電解板烤漆涂裝 (1.5㎜厚)

  4.保溫材質(zhì):巖棉及硬質(zhì) polyurethane 發(fā)泡保溫

  5.加熱器:高效鎳鉻絲散熱型電熱絲，加熱器總功率9kW，三相平衡;

  6.送風(fēng)循環(huán)系統(tǒng):

  a:中國臺灣 YUTIAN 馬達(dá)120W 3臺

  b:不銹鋼加長軸心

  c:多翼式風(fēng)葉(SIROCCO FAN)

  d:風(fēng)速可調(diào)(采用3相異步變頻電機調(diào)速，風(fēng)速小從1m/s~7m/s可調(diào)，誤差10%

  7.箱門:單片門,單窗口,左開,把手在右手邊

  a:窗口2 層真空玻璃層(可高溫自動除霧除霜)

  b:把手嵌入式平面門扣

  c:箱內(nèi)燈 DC 12V 3W(高亮 PL 燈耐高溫)，分上下兩個

  d:后倉燈 DC 12V 3W，一個

  8.冷凍系統(tǒng):全密閉式二元壓縮機組

  a:中溫壓縮機采用全密閉式法國泰康1.5HP壓縮機;環(huán)保冷媒R404A

  b:低溫壓縮機采用全密閉式法國泰康1.5HP壓縮機;環(huán)保冷媒R23A

  c:冷凝器:TAIWAN 品牌鰭片式風(fēng)冷式冷凝器和散熱馬達(dá)2臺，

  d:熱交換器：采用2HP進(jìn)口熱交換器;

  e:蒸發(fā)器:鰭片式多段式自動負(fù)載容量調(diào)整

  f:其他附件:干燥劑,修理閥,高壓保護(hù)開關(guān)

  g:膨脹系統(tǒng):節(jié)流冷媒容量控制之冷凍系統(tǒng)

  附注：壓縮機工作條件

  a) 中溫壓縮機可用于輔助降溫，但低溫平衡時其不應(yīng)工作，可單用于常溫平衡。

  b) 低溫壓縮機若用于溫度平衡則在溫度-5度及以上為單級工作，低于-8度溫度始為二元串連級連;0度以下平衡溫度采用壓縮機本身熱量平衡;不采用發(fā)熱絲平衡，起到節(jié)能作用;減少電損耗

  c) 剎車溫度與設(shè)定目標(biāo)溫度的差值不大于3度

  d) 三相功率因素補償電容5kVar 兩只，分別并連于中溫和低溫壓縮機的電源進(jìn)線側(cè);

  e)低溫-45度試驗，平衡時加熱出力10%左右(不大于20%)

  9.可程序溫度控制器:韓國TEMP系列型液晶顯示觸摸式控制器中英文轉(zhuǎn)換，240х320 點廣視角,高對比度附背光功能之大型 LCD 顯示器,

  1200Steps/120Parrerns.計算機聯(lián)機 RS485,RS232 接口/USB接口,溫度試驗曲線顯示,遠(yuǎn)程監(jiān)控

  控制器規(guī)格:

  a.控制精度:溫度±0.1℃

  b.分辨率:溫度 0.01℃

  c.溫度斜率:0.1～9.9℃可設(shè)定

  d.具有上下限待機及警報功能

  e.兩種溫度入力信號選擇 PT 100Ω或 mv 二種選擇

  f.溫度變換出力:10mv/1℃

  g.9 組 P.I.D 控制參數(shù)設(shè)定,P.I.D 自動演算，PID參數(shù)劃分高溫、中溫、低溫三段壓縮機啟停溫度：升溫低于設(shè)定溫度2~3度，降溫高于設(shè)定溫度2~3度

  h.采畫面對談式,無須擊鍵,屏幕直接觸摸選項

  i.溫度設(shè)定(SV)與實際(PV)值直接顯示

  j.可顯示目前執(zhí)行程序號碼,段次,剩余時間及回圈次數(shù)

  k.運轉(zhuǎn)累計時間功能

  l.溫度程序設(shè)定值以圖形曲線顯示,具實時顯示程序曲線執(zhí)行功能

  m.具單獨程序編輯畫面,每頁可輸入 5 個段次溫度,時間

  n.定點或程序動作狀態(tài)顯示

  o.中文顯示

  p.屏幕可作背光調(diào)整

  q.屏幕顯示保護(hù)功能可做定時,TIMER 或手動關(guān)閉設(shè)定

  10程序容量及控制功能:

  a.可使用的程序量: 120 組

  b.可使用的記憶容量:1200 段

  c.可重復(fù)執(zhí)行命令:每一個命令可達(dá) 9999 次

  d.程序之制作采對談式,具有編輯,,插入等功能

  e.具 2 組時間信號輸出控制(可控制待測物 ON/OFF 動作)

  f.程序執(zhí)行中具有跳文件,保持功能

  g.時間設(shè)定 0～99Hr59min

  h.具有斷電程序記憶,復(fù)電后自動啟動并接續(xù)執(zhí)行 程序功能

  i.具 RS-232C 通訊接口，可通過RS485通訊來控制機器運行停止功能

  j.程行時可實時顯示圖形曲線

  k.具有預(yù)約啟動及關(guān)機功能

  l.具有日期,時間調(diào)整功能

  m.按鍵及畫面鎖定(LOCK)功能10.控制面板:工作狀態(tài)指示燈-人性化設(shè)計電源開關(guān)，室內(nèi)照明開關(guān)，通訊接口 ,超溫保護(hù)，急停開關(guān)，運轉(zhuǎn)指示燈

  11.測試孔:測試箱與后倉連接部分依據(jù)brick-1 圖紙制作背板安rick區(qū)域平整度小于2mm，可以機器發(fā)泡后組裝;平面平行度小于5mm。

  12..安全保護(hù)裝置:

  a:過零點閘流體功率控制器 1 組(溫度 1 組,SSR 模塊為日產(chǎn))

  b:空焚防止開關(guān) 2 組

  c:壓縮機高壓保護(hù)開關(guān)

  d:壓縮機過熱保護(hù)開關(guān)

  e:壓縮機過電流保護(hù)開關(guān)

  f:線路保險絲及全護(hù)套式端子

  g:超溫超斷電保護(hù),溫度極限保護(hù)

  13.其他附屬配件及功能:

  a:測溫體:DIN 規(guī)格 A 級4.8mmSUS#304L,白金溫度感應(yīng)探頭 PT100Ω2支

  b:電源線低阻抗橡膠線 5m 長 1條

  c:可窗口燈: 高亮 LED PL-3W 3只

  d:維護(hù)倉頂部靠倉門位置安裝日光燈照明

  e:倉內(nèi)照明采取每個倉左右各安一盞長日光燈，也能接受上下放置短日光燈

  f:程序運行時壓縮機啟動停止可以由RS485接口控制，可以控制壓縮機在常溫升高溫以及低溫回常溫過程中不啟動以降低能耗。

  14.門封:硅膠發(fā)泡迫緊 2 條

  15.周圍環(huán)境:可容許使用溫度范圍 0~35℃ 性能保證范圍:5~30℃(降溫時間及達(dá)到溫度參考性能 1~6 段)

  16.使用電源:AC 3ψ 380V 60/50HZ 整機額定功率：12KW

  四、SDD測試系統(tǒng)硬件：

  4.1 測試系統(tǒng)架子：

  SSD產(chǎn)品的測試架子如下圖所示：

測試架子的主要組成部分如下：

  | SSD測試治具36套，材質(zhì)采用耐高低溫進(jìn)口電木及進(jìn)口纖維材料制做，制作工藝全部采用電腦鏈鑼加工而成;

  | 前后倉背板12件，采用進(jìn)口纖維板精細(xì)加工而成;

  | 后倉CPU及電源放置架一套采用進(jìn)口電木板精細(xì)加工而成(依照產(chǎn)品圖紙來做);

  | CPU及SW板和電源管理板散熱風(fēng)道6組;

  | CPU板卡固定座36套，SW板卡固定座36套,電源管理板卡固定座36套;

  | AIC板卡連接座36套(依AIC板卡尺寸設(shè)計定做);

  | DC12V1500W直流電源36套(附帶控制電路)，采用明緯電源模塊，SE-1500-12，輸出電壓12V 125A，紋波150mVp-p。

  4.2 測試系統(tǒng)前倉

  測試系統(tǒng)的前倉如下圖所示：

4.3 測試系統(tǒng)后倉

  測試系統(tǒng)的后倉如下圖所示：

       | 后倉主板架2件，采用進(jìn)口絕緣板精細(xì)加工而成，分6行6列。

  | 后倉電腦主板36套，電源36套，硬盤36套。

  | 后倉恒溫空高1組。

  | 網(wǎng)絡(luò)連接路油器5套。

  | 后倉連接開關(guān)10組，可控制每組電源。

  五、 SSD智能化測試軟件部分

  5.1 測試系統(tǒng)概述

  SSD智能化測試系統(tǒng)軟件主要包括Test PC、Console、DMS、QMS和Windows 與Linux等等。

  5.1.1 Test PC概述

  Test PC主要用于測試SSD的斷電、大量讀/寫比對、全盤讀/寫、指定Pattern對媒介的老化測試、新增壞塊的統(tǒng)計和協(xié)議測試等等;Test PCT主要分為如下幾種PCT、BIT、MDT與FDS。

  PCT (Power Cycling Test)：各種Pattern 異常斷電測試，測試SSD算法的斷電處理和重建，驗證異常斷電時對數(shù)據(jù)的完整性。

  BIT(Burn-In Test)：驗證各種Pattern 順序或隨機讀/寫 是否正常，以及各種Pattern 對媒介的影響。

  MDT(Multi-Drive Test)：驗證SSD是否支持ATA1-8規(guī)格的命令，將對SSD發(fā)送所支持命令，并確認(rèn)結(jié)果有無問題。

  FDS(Full Drive Scan)：對SSD進(jìn)行的全盤讀寫操作，驗證映射表是否正確;

  5.1.1.1 Test PC詳細(xì)功能

  Test PC的詳細(xì)功能分為如下四部分

  一、 PCT(Power Cycling Test)

  Ø 各種Pattern的配置;

  Ø 讀/寫 數(shù)據(jù)大小的配置;

  Ø 順序與隨機讀寫比對配置;

  Ø 驗證異常斷電與正常斷電數(shù)據(jù)完整性;

  Ø 腳本控制上電與斷電時間;

  Ø 指定LBA的數(shù)據(jù)讀/寫操作;

  Ø 測試SSD算法的斷電處理與重建;

  Ø 測試UPS穩(wěn)定性與電容負(fù)載需求值;

  Ø 測試盤啟動的時間;

  Ø 測試產(chǎn)品電源管理功能的穩(wěn)定性;

  Ø 測試盤的UPS老化測試;

  Ø 高低溫下測試板級電子元器件焊接情況;

  Ø 可以用于驗證市面上斷電保護(hù)SSD產(chǎn)品的情況;

  Ø 驗證SSD對各種主板的兼容性;

  Ø Trim的驗證;

  Ø 自動保存測試Log并且定時上傳;

  二、 BIT(Burn-In Test)

  Ø 驗證各種Patten的順序讀/寫比對與性能;

  Ø 驗證各種Patten的隨機讀/寫比對與性能;

  Ø 統(tǒng)計各種Pattern對媒介的影響;

  Ø 產(chǎn)品各種Patten的老化測試;

  Ø 全盤并且所有Pattern自動測試;

  Ø Sector數(shù)和Pattern可以腳本配置;

  Ø 可以設(shè)定時間來測試讀/寫比對驗證;

  Ø 測試過程中統(tǒng)計新增壞塊;

  Ø 指定Frame大小，測試產(chǎn)品功能的性;

  Ø 驗證DDR、Flash與接口的數(shù)據(jù)通路;

  Ø 驗證SSD的隨機讀/寫性能穩(wěn)定性;

  Ø 自動保存測試Log并且定時上傳;

  三、 MDT(Multi Drive Test)

  Ø Sector 數(shù)可配置;

  Ø LBA28 與LBA48可配置;

  Ø 驗證產(chǎn)品接口協(xié)議的兼容性;

  Ø 驗證產(chǎn)品對協(xié)議規(guī)定命令支持情況，并對其進(jìn)行統(tǒng)計;

  Ø 可以指定命令對產(chǎn)品進(jìn)行相關(guān)測試;

  Ø 驗證DATA 命令的讀/寫操作，并且對數(shù)據(jù)進(jìn)行比對;

  Ø 驗證No-Data命令支持的情況;

  Ø 自動保存測試Log并且定時上傳;

  四、 FDS(Full Drive Scan)

  Ø 全盤讀寫操作，驗證盤映射表的正確性，并進(jìn)行比對操作;

  Ø Pattern 和 Sector 數(shù)可配置;

  Ø 可配置時間進(jìn)行讀/寫操作;

  Ø 篩出Flash的壞塊與Weak Block;

  Ø 驗證DDR與Flash的所有Block;

  Ø 驗證SSD算法映射表是否正確;

  Ø 自動保存測試Log并且定時上傳;

  5.1.1.2 Test PC的圖形界面

  5.1.1.2Test PC的圖形界面有一臺PC托6/22等幾種;

  (一) 一托六圖形界面

(二) 一托六圖形界面

5.1.1.3 Test PC的特性

  Test PC是SSD測試系統(tǒng)的模塊，通過其可以驗證產(chǎn)品的性、完整性、兼容性等等。為產(chǎn)品的質(zhì)量保駕護(hù)航。

  1. Test PC可分離性： Test PC可以單獨分離給研發(fā)人員做產(chǎn)品的調(diào)試和驗證;

  2. Test PC 自定義參數(shù)檢測公式：

  用戶自定義SMART信息,自定義SMART檢測公式;

  用戶自定義Identify數(shù)據(jù)檢測公式;

  3. Test PC可在線升級

  與Console連接，通過Console發(fā)送升級包，升級到版本。

  5.1.2 Console的概述

  Console可以控制整個Test PC操作，是測試的控制接口，用于發(fā)送測試指令與配置腳本，是測試的指揮中心。

  5.1.2.1 Console的操作接口

  Console的操作接口如下圖所示：

5.1.2.2 Console的功能介紹

  Console的功能介紹如下：

  Ø 控制高底溫箱的溫度;

  Ø 通過腳本控制多個Test PC運行;

  Ø Console 和Test PC傳送數(shù)據(jù);

  Ø 遠(yuǎn)程監(jiān)控Test PC運行狀態(tài);

  Ø Console 和DMS通訊，傳送數(shù)據(jù);

  Ø 智能化檢測網(wǎng)絡(luò)的通信狀況;

  可以打印相關(guān)的測試報告;

  5.1.3 DMS

  DMS主要用于保存所有的測試結(jié)果信息，有利于追溯查詢產(chǎn)品的所有信息、料號、測試結(jié)果、FW版本號和出貨記錄等等。

  5.1.3.1 DMS操作界面

  DMS的操作界面如下圖所示：

5.1.3.2 DMS功能介紹

  DMS的功能概述如下：

  Ø 記錄所有Test PC運行數(shù)據(jù);

  Ø 自定義流程，控制生產(chǎn)測試過程;

  Ø 提供SPEC分析;

  Ø 提供產(chǎn)品信息追溯查詢;

  Ø 提供產(chǎn)品測試報告;