AI驅(qū)動(dòng)的半導(dǎo)體測(cè)試系統(tǒng)，需要怎樣的硬件支持？

近日，基于美國(guó)國(guó)家儀器 (National Instruments，以下簡(jiǎn)稱“NI”) 的PXI源測(cè)量單元 (SMU)，專注利用人工智能驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體測(cè)試測(cè)量的北京博達(dá)微科技有限公司 (簡(jiǎn)稱“博達(dá)微”) 宣布推出最新基于機(jī)器學(xué)習(xí)的半導(dǎo)體參數(shù)化測(cè)試產(chǎn)品FS-Pro，真正將IV測(cè)試、CV測(cè)試、低頻噪聲 (1/f noise) 測(cè)試等常用低頻特性測(cè)量集成于一體，實(shí)現(xiàn)在單臺(tái)儀器內(nèi)完成所有測(cè)試的需求，并將測(cè)試速度提升10倍，在低頻噪聲測(cè)試中將原本需要幾十秒的測(cè)試時(shí)間縮短至5秒以內(nèi)。

現(xiàn)如今，由于IoT發(fā)展迅猛，芯片量呈幾何倍數(shù)增長(zhǎng)，摩爾定律已逐漸不再適用，正如新近發(fā)布的《NI Trend Watch 2018》介紹，盡管摩爾定律的適用性再次受到威脅，但以機(jī)器學(xué)習(xí)、自動(dòng)駕駛為首的市場(chǎng)需求將持續(xù)擴(kuò)展處理能力和I/O帶寬，為推動(dòng)架構(gòu)創(chuàng)新提供新的機(jī)遇。因此，為打破傳統(tǒng)儀器固有的局限而生，更加面向未來(lái)的智能測(cè)試方案也成為半導(dǎo)體測(cè)試產(chǎn)業(yè)精進(jìn)的當(dāng)務(wù)之急，而NI正是通過(guò)自身模塊化硬件的靈活性，持續(xù)助力產(chǎn)業(yè)進(jìn)階。NI亞太區(qū)副總裁Chandran Nair表示：“我們對(duì)于博達(dá)微科技利用 NI 最新 SMU 開(kāi)發(fā)出的智能參數(shù)測(cè)試方案 FS-Pro 印象深刻，透過(guò)博達(dá)微科技與 NI 硬件所達(dá)到優(yōu)異的精確性與測(cè)試速度相信非常適合應(yīng)用于參數(shù)研究與量產(chǎn)測(cè)試上。”

集成高精度+高速+高通道數(shù)的NI SMU，助力AI算法企業(yè)成為半導(dǎo)體測(cè)試新勢(shì)力

事實(shí)上，這已經(jīng)不是NI和博達(dá)微的第一次合作，2017年初博達(dá)微就發(fā)布了基于機(jī)器學(xué)習(xí)的第一代半導(dǎo)體參數(shù)化測(cè)試產(chǎn)品FS系列，基于NI模塊化的硬件，在測(cè)試精度和靈敏度上做了兩個(gè)數(shù)量級(jí)的提升。博達(dá)微CEO李嚴(yán)峰在NIDays 2017現(xiàn)場(chǎng)也直言，“從一個(gè)一年多前和測(cè)試‘絕緣’的軟件和算法公司，到當(dāng)前產(chǎn)出的市場(chǎng)反響度很不錯(cuò)的參數(shù)化測(cè)試設(shè)備，其中很多都源于NI模塊化硬件平臺(tái)的靈活性，方便我們快速部署算法，快速部署專家經(jīng)驗(yàn)到測(cè)試系統(tǒng)中。” 博達(dá)微在半導(dǎo)體參數(shù)測(cè)試中用到的NI硬件平臺(tái)正是其SMU。

以高達(dá)10 fA的電流靈敏度執(zhí)行高精度測(cè)量，在高測(cè)試速度下兼具的低噪聲測(cè)量性能，以及不斷突破的通道數(shù)，都是NI SMU在自動(dòng)化測(cè)試和實(shí)驗(yàn)室特性分析領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的原因。此外，NI SMU小巧的組成結(jié)構(gòu)和模塊化特性使其成為并行IV測(cè)試系統(tǒng)重要儀器，模塊化PXI平臺(tái)更能夠幫助客戶通過(guò)PXI背板觸發(fā)SMU，以同步與其他儀器的測(cè)量，包括高速數(shù)字I/O儀器、射頻分析儀、發(fā)生器、高速數(shù)字化儀。

圖1. NI 推出全新24通道高密度、高精度SMU——PXIe-4163

基于NI模塊化硬件讓AI應(yīng)用全面化，加速半導(dǎo)體參數(shù)測(cè)試是其一

使用機(jī)器代替人類實(shí)現(xiàn)認(rèn)知、分析、決策等功能的AI，正在通過(guò)計(jì)算力、算法、數(shù)據(jù)量與應(yīng)用場(chǎng)景等主要驅(qū)動(dòng)動(dòng)力加速爆發(fā)，而AI產(chǎn)業(yè)的贏家必將是那些能夠快速解決實(shí)體經(jīng)濟(jì)問(wèn)題、提升行業(yè)效率，甚至是顛覆傳統(tǒng)商業(yè)模式的公司。

基于以靈活著稱的NI模塊化硬件，博達(dá)微算法團(tuán)隊(duì)將自身十年來(lái)利用算法處理集成電路工藝浮動(dòng)仿真難題積累的“行為預(yù)測(cè)”、“噪聲去除”等一系列技術(shù)算法原型，迅速“復(fù)制”到半導(dǎo)體測(cè)試領(lǐng)域，使測(cè)量突破原有物理邊界成為可能，其參數(shù)化儀器一經(jīng)推出就迅速獲得市場(chǎng)認(rèn)可。而利用人工智能(AI)驅(qū)動(dòng)測(cè)試的商業(yè)價(jià)值就是更快，據(jù)悉博達(dá)微已經(jīng)可以達(dá)到最多至10倍的效率提升;更穩(wěn)定，通過(guò)行為預(yù)知減少誤操作以及不需要的信號(hào);更智能，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)的智能部署讓測(cè)試儀器具備越測(cè)越快的性能提升。“FS-Pro是業(yè)界首次把IV，CV和噪聲測(cè)試集成到單臺(tái)設(shè)備中，無(wú)需換線客戶即可完成幾乎全部低頻參數(shù)化表征，并將測(cè)試速度提升10倍。同時(shí)，基于NI提供的模塊化架構(gòu)，用戶可以靈活擴(kuò)展，從四通道到近百個(gè)通道，” 李嚴(yán)峰強(qiáng)調(diào)道。

圖2. 基于NI SMU，博達(dá)微推出業(yè)界首個(gè)學(xué)習(xí)算法驅(qū)動(dòng)的高精度半導(dǎo)體參數(shù)一體化測(cè)試系統(tǒng)FS-Pro

從持續(xù)推出更高通道數(shù)的SMU，在兼顧半導(dǎo)體測(cè)試性能的同時(shí)持續(xù)幫助客戶降低測(cè)試成本和時(shí)間就可以看出NI在半導(dǎo)體測(cè)試領(lǐng)域的長(zhǎng)線投入。Chandran Nair強(qiáng)調(diào)：“NI未來(lái)在技術(shù)與市場(chǎng)方面將會(huì)一如既往的大力支持博達(dá)微，持續(xù)為半導(dǎo)體領(lǐng)域的客戶提供更快速、更穩(wěn)定、更智能的參數(shù)化測(cè)試方案。”