什么样的半导体测试才是市场需求的?看这家企业如何引领测试领域

作者:付斌

不久前,人力资源和社会保障部拟发布了15个新职业,而这15个职业中有8个与"5G、人工智能、物联网"相关,而2019年春招旺季"5G、人工智能和物联网"的人才需求也摘得桂冠,这项技术发展进入了快车道。

"5G、人工智能、物联网"这一风口离不开硬件的支持,而芯片作为半导体行业关键一环,测试性能则是举足轻重的一环。如今,市场对于半导体测试已有了更深层的认识,芯片的集成度需要不断提升。什么样的半导体测试才是市场所需求的?

如今,半导体行业发展主流是高集成度,而传统ATE量产测试难以满足需求,并且成本相对更高。另外,实验室测试和量产测试分界愈发模糊,两者之间只有产生更好的关联,才能有更好的测试速度、测试效率和相对的低测试成本。这才是市场所需求的半导体测试平台。

万众瞩目的半导体盛会SEMICON上,NI(National Instruments)作为半导体测试测量行业的引领者在展会上展出半导体测试方案"全家福",包括:NI半导体测试平台、NI半导体测试系统(Semiconductor Test System,简称STS)、Talos实验室工程Handler、基于PXI的ADC/DAC测试方案、电源管理芯片性能测试、最新5G射频芯片测试方案、I2C,SPI验证方案(同样有I3C相应验证方案)

从实验室到量产采用同一平台:提高测试速度、降低成本

许多半导体的检验与特性实验室,都依赖机架堆叠仪器搭配大量的手动测试程序,而生产测试单位则使用完整、高效能的昂贵自动化测试设备ATE来完成。从实验室到产线所采用的的测试方法不同,很难能够进行很好的关联(correlation),使得整体的测试成本难以降低。

因此最佳的系统优化应透过通用的统一的测试平台,可因应设计检验到生产测试而随时调整、让设计与测试部门可轻松公用资料、以现有的半导体技术搭配最新功能,进而降低成本。而NI平台正是从实验室到量产使用的同一平台,通过统一的平台和业界领先的仪器技术可以提高测试速度、降低成本

该平台是一个以软件为中心的开放平台, ​包括​三​个​关键​要素:​高效​软件(LabVIEW、​TestStand​等)、​模​块​化​硬件​和​庞大​的​生态​系统,具有高效、开放、灵活和无缝集成的优势。​通过​软件,将​可以​自行​开发​完全​满足​您​应用​需求​的​系统。​

NI覆盖实验室特征分析晶圆测试(WAT,CP,晶圆可靠性测试等)FT测试以及SLT系统级测试的方案,不论是设计验证、晶圆制造、封装过程中或是封装完成,针对RFIC、混合信号芯片、甚至最新3D IC和系统级封装(SiP)等不同测试类型和趋势:

• 实验室特征分析:NI平台具有最佳实验室交互体验帮助工程师快速调试、分析,高性能高精准同步PXI仪器保障测试能力,并与自动化测试无缝对接。

• 晶圆测试:NI覆盖WAT,CP,晶圆可靠性测试等场景。NI fA级高性能源测量单元大幅提升晶圆测试通道密度及并行性、降低系统体积。

• FT测试:NI平台利用原有开放性和灵活性,与生产环境要求对接,高吞吐量测试特性提升测试效率、减低测试时间。

• SLT系统级测试:通过系统协议级通信、异步并行测试、可扩展的模块化平台减低系统级测试时间和成本。

适用于主流半导体的制造环境:高效率低成本

NI的半导体测试系统 (Semiconductor Test System, 简称STS) 提供了可快速部署到生产的测试系统,适用于半导体生产测试环境(实验室验证、晶圆级测试、FT测试等)。此外,PXI平台开放式与模块化的设计,使您可以获得更强大的计算能力及更丰富的仪器资源,进一步提升半导体测试效率,降低测试成本。

NI半导体模块可帮助测试工程师开发、调试、优化、部署和维护半导体测试系统。借助这款针对行业标准Test-Stand环境的附加模块,半导体测试工程师将可获一流的测试程序开发和环境调试。

NI STS适用于主流半导体制造环境,比如分选机(Handler)/探针(prober)集成、标准Docking(包括Soft Dock/Hard Dock)、弹簧探针(Pogo pin)链接、STDF数据报表生成和系统校准,可轻松集成到生产测试设备。

什么样的半导体测试才是市场需求的?看这家企业如何引领测试领域

灵活且可扩展的OTA测试系统:构建5G生态圈

2019年可谓是5G的元年,从长期来看,5G测试比较大的挑战是由于毫米波和大规模天线技术引入使得无线设备更加复杂集成化。高效的OTA(over-the-air,空口)测试是5G部署的关键,如今的开发周期正在不算缩短,灵活且可扩展的测试系统对于 OTA 测试来说至关重要。

NI的软件定制测试平台与最新的 5G NR PHY 层要求保持同步,其中包含测试宽 NR 分量载波或载波聚合信号所需的测量科技和瞬时带宽。NI 的高带宽仪器还允许通过数字预失真技术对 DUT 进行线性化。此外,NI 平台还为多通道测量系统提供相位相干和时间对齐扩展,以便对最新的 NR 半导体设备进行全面测试。

什么样的半导体测试才是市场需求的?看这家企业如何引领测试领域

NI自5G原型阶段深度参与,和业界射频领先用户合作,通过NI软硬件平台实现大规模天线、毫米波频段等5G重点方向的原型平台设计。NI以软件为中心的模块化仪器,在5G芯片商用化的今天充分保证最新5G标准RFIC的测试要求。

什么样的半导体测试才是市场需求的?看这家企业如何引领测试领域

在5G技术从原型验证到商业部署不断推进的各个阶段,NI都扮演着重要的角色。从2015年开始,NI即开展'射频领先用户计划',联手业界领先的企业与高校一起探索5G相关的原型化与研究。

为保证5G商用的快速落地,NI 还与行业领导企业保持密切合作,开发高度模块化、软件定义的测试策略和解决方案。例如,Qorvo公司的专用于在3.4GHz频谱下运行移动设备QM19000 5G FEM,FEM测试采用NI PXI系统进行,该系统可帮助客户尽早地在移动设备中部署5G。Skyworks利用NI的矢量信号收发器(RF VST)来验证专为5G新空口应用开发的Sky5™解决方案的性能。借助NI PXI平台,Skyworks成功地验证了关键的性能基准,加速了整个产品的测试周期。此外,NI还与三星合作开发针对28 GHz的5G新空口互操作性设备测试。诸如此类的案例不胜枚举。

基于PXI的ADC/DAC测试方案

PXI数据转换器(ADC/DAC)测试系统解决方案覆盖INL、DNL、SNR、THD、IDD、IDDQ与电压高/低临界测试

• 高性能仪器同步

高性能:PXI仪器覆盖高精度信号源、时钟源、低噪声电源,支持基于向量pattern的数字模块,以及JESD204b等高速SerDes数字通道等仪器;

高同步:PXI平台保障多种仪器高精准同步

什么样的半导体测试才是市场需求的?看这家企业如何引领测试领域

• 交互式软件体验

最佳交互体验:NI InstrumentStudio简单上手完成仪器配置、结果显示、报告生成等;

NI软件平台无缝衔接交互式GUI、测试模块开发、自动化程序导入,方便自动化测试开发。

什么样的半导体测试才是市场需求的?看这家企业如何引领测试领域

• 可扩展标准工业平台

高可扩展性:模块化PXI仪器,可以轻松扩展测试接口、提高测试性能、增加处理能力;

标准化平台:PXI平台作为标准化的工业测试平台,兼容第三方仪器。

什么样的半导体测试才是市场需求的?看这家企业如何引领测试领域

亚德诺半导体(ADI)作为NI的客户,也在使用NI PXI减少高速ADC的测试时间。而开发具有高效率和高成本效益的ADC/DAC测试系统,并且具有高灵活性支持不同测试配置是一种较为艰难的挑战。

ADI 副总裁Leo McHugh说,"在实验室特性分析以及产线测试使用同样的PXI架构进行测量,让程序代码可重复使用、省去重复评估、以及简化数据关联(correlation)的时间优势,使得我们得以节省测试的时间与经历,并加速产品上市"。

几分钟生成测试报告:支持最新I3C

基于PXle-657X上查看I2C,SPI时序,容错性(Fault Tolerance)测试,可在几分钟生成测试报告,同时,据NI介绍,该系列也有对应支持最新I3C的相关方案。

什么样的半导体测试才是市场需求的?看这家企业如何引领测试领域

电源管理芯片性能测试:高性能模块化

• 高性能仪器应对测试挑战

NI特有的高性能源表(Source Measurement Unit),满足电源管理芯片对于精度、测量速度的要求。使用基于向量的数字通道(Digital Pattern Instrument),利用数字模式编辑软件,轻松完成数字测试,并且Pattern 和代码均可复用在量产测试中。

• 模块化架构适应集成化趋势

电源管理芯片功能集成度越来越高,除了DC/DC转换电路,还可能包含RF,USB,LDO等模块,利用PXI平台的模块化架构,可以使用同一平台应对不同功能PMIC的测试需求,大幅度降低测试设备投入成本,开发成本及学习成本。

Talos实验室工程Handler:适用各种环境

该实验设备具有以下特点:

全自动

支持三温测试(温度范围:-60-175℃)

温度稳定性高+/-0.5℃

最高可达150公斤测试压力

自动激光定位系统

转换配件更换时间少于五分钟

机械稳定性好

什么样的半导体测试才是市场需求的?看这家企业如何引领测试领域

NI将跟随下一代无线演进的前沿

截至2018年末,NI STS(非传统ATE+PXI配置)已在全球部署超过491台,全球范围拥有超过1400个销售与技术支持团队,全球范围拥有超过2100名R&D人员,而自1987年至今NI通过多元化产品线实现了稳定的营收增长。

据NI CEO Alex Davern表示,NI正处于下一代无线通信演进的前沿,物联网每年都在不断增加部署,自动驾驶的车辆也触手可及。不同的技术在不断的融合,NI的设备也将会原来越智能。

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