集成电路规模的增大与工作频率的提升使得集成电路芯片的测试难度与日俱增,业界对具有高性能、高度自动化的集成电路测试设备的需求也应运而生。然而目前市面上的测试仪器自动化程度低,难以满足日益增长的测试需求,且价格昂贵,针对专门芯片的可定制化测试平台更是寥寥无几。应一家日本企业的项目需求,本文设计并实现了一套基于FPGA的新型数字微镜芯片功能测试系统,旨在为集成电路芯片提供一个自动化的测试平台,降低重复测试的成本,提高芯片制造的管控能力和生产效率。该系统由自主设计的10层测试驱动板和6层测试子板组成,总共包含1271个元器件以及4130个连接网络。其中驱动板采用集成FPGA+ARM架构的ZYNQ系列片上系统作为核心处理器,辅以MCU作为辅助控制器,搭载视频处理器、DDR3 SDRAM以及高速LVDS接口等外设;子板仅作为待测芯片的载体,提供必要的基础外设。在设计过程中,本文借助仿真工具和严格的理论计算,实现了从信号完整性、电源完整性以及电磁兼容性三个方面优化系统的硬件设计。同时,本文将上述硬件平台与自研的软件系统相结合,实现了新型数字微镜芯片的功能测试。软件部分通过FPGA的数字RTL设计实现芯片的驱动以及功能测试;通过MCU软件设计实现指令解析、数据传输以及系统配置;通过用户操作界面设计提供可视化测试界面。同时,操作界面配备了数据库,支持测试数据的存储和检索,为后续的分析提供依据。本文所设计的基于FPGA的芯片功能测试系统以新型数字微镜芯片为主要测试对象,并充分考虑了其他集成电路芯片测试的兼容性。FPGA的高可重构性使该系统可针对不同测试需求定制相应的测试内容,为芯片的设计验证、产品检验以及现场维护等工作提供解决方案,具有广阔的应用前景和现实意义。