AI存算一体下的测试新需求随着AI技术快速发展在物联网、数据中心等数据密集场景中存内计算如CnM、CiM、CwM、LiM成为趋势存算一体架构加速兴起。然而传统冯·诺依曼架构的存储墙问题日益突出——内存与外存速度差异悬殊数据搬运效率严重滞后DRAM与Flash在工艺微缩中更面临漏电流、耦合干扰等性能退化已难以满足便携式与分布式场景对速率、功耗和稳定性的更高要求。新型非易失性存储器NVM正是突破这一困局的关键载体。其中阻变存储器RRAM可通过电压脉冲在高低阻态之间可逆切换具备非易失、低功耗读取的优点。要实现稳定可靠的阻态切换必须在研发阶段对脉冲激励进行精确的测试验证。01RRAM测试痛点与挑战RRAM的测试验证贯穿器件、阵列、芯片三个层级各层级关注点不同对测试设备的要求也逐级提升。1、RRAM基本原理RRAM 的核心是阻变材料如金属氧化物 HfO₂、TiO₂或有机材料其电阻值可在高阻态HRS 和低阻态LRS 之间通过电压脉冲可逆切换两种状态分别对应二进制的 “0” 和 “1”多阶阻变可实现多比特存储。阻变机制主流为 “细丝型Filamentary”—— 在外部电压作用下阻变材料中会形成或断裂由金属离子、氧空位等构成的 “导电细丝”施加 “置位电压Set” 时细丝形成材料从高阻态切换为低阻态写入 “1”施加 “复位电压Reset” 时细丝断裂材料从低阻态切换回高阻态写入 “0”。读取时无需改变阻态通过检测材料电阻值即可判断存储状态功耗极低。原理机制图图源网络2、测试层级与目标器件级测试聚焦存储单元的基础电气特性包括I-V/R-V扫描曲线、脉冲序列测试以及温度、循环、快速切换等稳定性测试。该层级要求激励源具备亚纳秒级脉冲和ps级上升时间测量端需达到pA级电流精度。阵列级测试面向多单元组成的存储阵列核心在于多通道同步激励与逻辑状态验证需支持通道扩展至上百通道测试项目涵盖逻辑测试、多通道激励测试及串扰测试等。芯片级测试针对封装后的成品芯片验证AC/DC性能电压、电流、时序以及对外接口一致性SPI、DDR等。3、测试难点激励信号需高度灵活支持自定义脉冲序列与GHz级宽频段覆盖测量精度要求极高电流分辨率需达fA级时间分辨率需达ps级多通道同步与扩展能力以适应阵列级和芯片级的大规模并行测试需求。4、测试复杂性对任意波形发生器的关键性能要求02基于AWG的全层级RRAM测试方案1、器件级测试精确脉冲激励与特性捕获器件级测试聚焦存储单元的电学特性。对于RRAM电气特性测试主要集中在Forming崩溃电压临界值判定利用偏压幅值阶梯状扫描实现I-V、R-V曲线的直流特性获取通过交流信号激励测试器件的频率响应并绘制对比曲线以及脉冲序列作用下的器件响应特性。脉冲响应测试采用德思特TS-PG1000系列脉冲发生器。该系列具备70ps边沿时间、300ps最小脉宽、800MHz输出频率及5Vpp幅值支持双/三/四脉冲输出模式可灵活产生RRAM所需的Set/Reset脉冲用于判定阈值电压和动态阻抗变化。AC/DC特性扫描配合德思特TS-AWG 7000任意波形发生器其14bit垂直精度、最高17GS/s采样率、小于50ps的边沿时间以及10GHz的输出带宽可支持输出斜坡电压或连续波结合示波器采集电流绘制I-V/R-V特性曲线获取直流和交流下的阻变特性。性能测试利用脉冲发生器的连续脉冲功能或AWG的DDS模式对器件进行反复擦写之后施加直流或特定脉冲用示波器观察读写速度、延迟等性能变化评估耐久性和数据保持能力。2、阵列级测试多通道同步激励存储单元组成阵列后需验证多字线/位线的逻辑状态及串扰可采用德思特优质合作伙伴Spectrum PXIe/PCIe板卡式任意波形发生器。以66xx系列为例单板6个输出通道支持Star-hub最多8板同步实现最高48通道并行输出输出电压±2.5V最高2.8G流速率200-400MHz带宽满足多通道激励与逻辑测试需求。3、芯片级测试系统验证封装后的存储芯片AC/DC性能测试可沿用器件级方案并适配芯片端口。对外接口如SPI、DDR等一致性测试则主要配合逻辑分析仪和示波器完成。03方案价值加速AI存算一体落地1、精准应对AI存算芯片测试难点选用TS-PG1000、TS-AWG7000、66xx等系列设备满足NVM对脉冲幅度、宽度、边沿时间、多通道同步的苛刻要求确保编程/擦除测试的准确性为AI芯片的存内计算单元提供可靠的脉冲激励验证。2、覆盖AI芯片全层级测试需求从器件电气特性、阵列逻辑到芯片级性能提供连贯的测试方法与设备配置全面验证AI存算一体芯片中新型存储的功能与可靠性加速从单元验证到系统集成的研发进程。3、加速存算一体技术落地通过对非易失性、擦写寿命、数据保持等核心指标的精准测试为存算一体架构在AI、物联网、数据中心等数据密集场景的规模化应用提供可靠支撑推动AI推理与训练芯片的实用化部署。