什么樣的半導(dǎo)體測試才是市場需求的？看這家企業(yè)如何引領(lǐng)測試領(lǐng)域

不久前，人力資源和社會(huì)保障部擬發(fā)布了15個(gè)新職業(yè)，而這15個(gè)職業(yè)中有8個(gè)與“5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)”相關(guān)，而2019年春招旺季“5G、人工智能和物聯(lián)網(wǎng)”的人才需求也摘得桂冠，這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展進(jìn)入了快車道。

“5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)”這一風(fēng)口離不開硬件的支持，而芯片作為半導(dǎo)體行業(yè)關(guān)鍵一環(huán)，測試性能則是舉足輕重的一環(huán)。如今，市場對于半導(dǎo)體測試已有了更深層的認(rèn)識，芯片的集成度需要不斷提升。什么樣的半導(dǎo)體測試才是市場所需求的？

如今，半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展主流是高集成度，而傳統(tǒng)ATE量產(chǎn)測試難以滿足需求，并且成本相對更高。另外，實(shí)驗(yàn)室測試和量產(chǎn)測試分界愈發(fā)模糊，兩者之間只有產(chǎn)生更好的關(guān)聯(lián)，才能有更好的測試速度、測試效率和相對的低測試成本。這才是市場所需求的半導(dǎo)體測試平臺。

萬眾矚目的半導(dǎo)體盛會(huì)SEMICON上，NI（National Instruments）作為半導(dǎo)體測試測量行業(yè)的引領(lǐng)者在展會(huì)上展出半導(dǎo)體測試方案“全家福”，包括：NI半導(dǎo)體測試平臺、NI半導(dǎo)體測試系統(tǒng)（Semiconductor Test System，簡稱STS）、Talos實(shí)驗(yàn)室工程Handler、基于PXI的ADC/DAC測試方案、電源管理芯片性能測試、最新5G射頻芯片測試方案、I2C，SPI驗(yàn)證方案（同樣有I3C相應(yīng)驗(yàn)證方案）。

從實(shí)驗(yàn)室到量產(chǎn)采用同一平臺：提高測試速度、降低成本

許多半導(dǎo)體的檢驗(yàn)與特性實(shí)驗(yàn)室，都依賴機(jī)架堆疊儀器搭配大量的手動(dòng)測試程序，而生產(chǎn)測試單位則使用完整、高效能的昂貴自動(dòng)化測試設(shè)備ATE來完成。從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)線所采用的的測試方法不同，很難能夠進(jìn)行很好的關(guān)聯(lián)（correlation），使得整體的測試成本難以降低。

因此最佳的系統(tǒng)優(yōu)化應(yīng)透過通用的統(tǒng)一的測試平臺，可因應(yīng)設(shè)計(jì)檢驗(yàn)到生產(chǎn)測試而隨時(shí)調(diào)整、讓設(shè)計(jì)與測試部門可輕松公用資料、以現(xiàn)有的半導(dǎo)體技術(shù)搭配最新功能，進(jìn)而降低成本。而NI平臺正是從實(shí)驗(yàn)室到量產(chǎn)使用的同一平臺，通過統(tǒng)一的平臺和業(yè)界領(lǐng)先的儀器技術(shù)可以提高測試速度、降低成本。

該平臺是一個(gè)以軟件為中心的開放平臺， ​包括​三​個(gè)​關(guān)鍵​要素：​高效​軟件（LabVIEW、​TestStand​等）、​模​塊​化​硬件​和​龐大​的​生態(tài)​系統(tǒng)，具有高效、開放、靈活和無縫集成的優(yōu)勢。​通過​軟件，將​可以​自行​開發(fā)​完全​滿足​您​應(yīng)用​需求​的​系統(tǒng)。​

NI覆蓋實(shí)驗(yàn)室特征分析、晶圓測試（WAT，CP，晶圓可靠性測試等）、FT測試以及SLT系統(tǒng)級測試的方案，不論是設(shè)計(jì)驗(yàn)證、晶圓制造、封裝過程中或是封裝完成，針對RFIC、混合信號芯片、甚至最新3D IC和系統(tǒng)級封裝（SiP）等不同測試類型和趨勢：

• 實(shí)驗(yàn)室特征分析：NI平臺具有最佳實(shí)驗(yàn)室交互體驗(yàn)幫助工程師快速調(diào)試、分析，高性能高精準(zhǔn)同步PXI儀器保障測試能力，并與自動(dòng)化測試無縫對接。

• 晶圓測試：NI覆蓋WAT，CP，晶圓可靠性測試等場景。NI  fA級高性能源測量單元大幅提升晶圓測試通道密度及并行性、降低系統(tǒng)體積。

• FT測試：NI平臺利用原有開放性和靈活性，與生產(chǎn)環(huán)境要求對接，高吞吐量測試特性提升測試效率、減低測試時(shí)間。

• SLT系統(tǒng)級測試：通過系統(tǒng)協(xié)議級通信、異步并行測試、可擴(kuò)展的模塊化平臺減低系統(tǒng)級測試時(shí)間和成本。

適用于主流半導(dǎo)體的制造環(huán)境：高效率低成本

NI的半導(dǎo)體測試系統(tǒng) (Semiconductor Test System, 簡稱STS) 提供了可快速部署到生產(chǎn)的測試系統(tǒng)，適用于半導(dǎo)體生產(chǎn)測試環(huán)境（實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證、晶圓級測試、FT測試等）。此外，PXI平臺開放式與模塊化的設(shè)計(jì)，使您可以獲得更強(qiáng)大的計(jì)算能力及更豐富的儀器資源，進(jìn)一步提升半導(dǎo)體測試效率，降低測試成本。

NI半導(dǎo)體模塊可幫助測試工程師開發(fā)、調(diào)試、優(yōu)化、部署和維護(hù)半導(dǎo)體測試系統(tǒng)。借助這款針對行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Test-Stand環(huán)境的附加模塊，半導(dǎo)體測試工程師將可獲一流的測試程序開發(fā)和環(huán)境調(diào)試。

NI STS適用于主流半導(dǎo)體制造環(huán)境，比如分選機(jī)（Handler）/探針（prober）集成、標(biāo)準(zhǔn)Docking（包括Soft Dock/Hard Dock）、彈簧探針（Pogo pin）鏈接、STDF數(shù)據(jù)報(bào)表生成和系統(tǒng)校準(zhǔn)，可輕松集成到生產(chǎn)測試設(shè)備。

靈活且可擴(kuò)展的OTA測試系統(tǒng)：構(gòu)建5G生態(tài)圈

2019年可謂是5G的元年，從長期來看，5G測試比較大的挑戰(zhàn)是由于毫米波和大規(guī)模天線技術(shù)引入使得無線設(shè)備更加復(fù)雜集成化。高效的OTA（over-the-air，空口）測試是5G部署的關(guān)鍵，如今的開發(fā)周期正在不算縮短，靈活且可擴(kuò)展的測試系統(tǒng)對于 OTA 測試來說至關(guān)重要。

NI的軟件定制測試平臺與最新的 5G NR PHY 層要求保持同步，其中包含測試寬 NR 分量載波或載波聚合信號所需的測量科技和瞬時(shí)帶寬。NI 的高帶寬儀器還允許通過數(shù)字預(yù)失真技術(shù)對 DUT 進(jìn)行線性化。此外，NI 平臺還為多通道測量系統(tǒng)提供相位相干和時(shí)間對齊擴(kuò)展，以便對最新的 NR 半導(dǎo)體設(shè)備進(jìn)行全面測試。

NI自5G原型階段深度參與，和業(yè)界射頻領(lǐng)先用戶合作，通過NI軟硬件平臺實(shí)現(xiàn)大規(guī)模天線、毫米波頻段等5G重點(diǎn)方向的原型平臺設(shè)計(jì)。NI以軟件為中心的模塊化儀器，在5G芯片商用化的今天充分保證最新5G標(biāo)準(zhǔn)RFIC的測試要求。

在5G技術(shù)從原型驗(yàn)證到商業(yè)部署不斷推進(jìn)的各個(gè)階段，NI都扮演著重要的角色。從2015年開始，NI即開展‘射頻領(lǐng)先用戶計(jì)劃’，聯(lián)手業(yè)界領(lǐng)先的企業(yè)與高校一起探索5G相關(guān)的原型化與研究。

為保證5G商用的快速落地，NI 還與行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)保持密切合作，開發(fā)高度模塊化、軟件定義的測試策略和解決方案。例如，Qorvo公司的專用于在3.4GHz頻譜下運(yùn)行移動(dòng)設(shè)備QM19000 5G FEM，F(xiàn)EM測試采用NI PXI系統(tǒng)進(jìn)行，該系統(tǒng)可幫助客戶盡早地在移動(dòng)設(shè)備中部署5G。Skyworks利用NI的矢量信號收發(fā)器（RF VST）來驗(yàn)證專為5G新空口應(yīng)用開發(fā)的Sky5™解決方案的性能。借助NI PXI平臺，Skyworks成功地驗(yàn)證了關(guān)鍵的性能基準(zhǔn)，加速了整個(gè)產(chǎn)品的測試周期。此外，NI還與三星合作開發(fā)針對28 GHz的5G新空口互操作性設(shè)備測試。諸如此類的案例不勝枚舉。

基于PXI的ADC/DAC測試方案

 PXI數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器（ADC/DAC）測試系統(tǒng)解決方案覆蓋INL、DNL、SNR、THD、IDD、IDDQ與電壓高/低臨界測試。

• 高性能儀器同步

高性能：PXI儀器覆蓋高精度信號源、時(shí)鐘源、低噪聲電源，支持基于向量pattern的數(shù)字模塊，以及JESD204b等高速SerDes數(shù)字通道等儀器；

高同步：PXI平臺保障多種儀器高精準(zhǔn)同步

• 交互式軟件體驗(yàn)

最佳交互體驗(yàn)：NI InstrumentStudio簡單上手完成儀器配置、結(jié)果顯示、報(bào)告生成等；

NI軟件平臺無縫銜接交互式GUI、測試模塊開發(fā)、自動(dòng)化程序?qū)?，方便自?dòng)化測試開發(fā)。

• 可擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)平臺

高可擴(kuò)展性：模塊化PXI儀器，可以輕松擴(kuò)展測試接口、提高測試性能、增加處理能力；

標(biāo)準(zhǔn)化平臺：PXI平臺作為標(biāo)準(zhǔn)化的工業(yè)測試平臺，兼容第三方儀器。

亞德諾半導(dǎo)體（ADI）作為NI的客戶，也在使用NI PXI減少高速ADC的測試時(shí)間。而開發(fā)具有高效率和高成本效益的ADC/DAC測試系統(tǒng)，并且具有高靈活性支持不同測試配置是一種較為艱難的挑戰(zhàn)。

ADI 副總裁Leo McHugh說，“在實(shí)驗(yàn)室特性分析以及產(chǎn)線測試使用同樣的PXI架構(gòu)進(jìn)行測量，讓程序代碼可重復(fù)使用、省去重復(fù)評估、以及簡化數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)（correlation）的時(shí)間優(yōu)勢，使得我們得以節(jié)省測試的時(shí)間與經(jīng)歷，并加速產(chǎn)品上市”。

幾分鐘生成測試報(bào)告：支持最新I3C

基于PXle-657X上查看I2C，SPI時(shí)序，容錯(cuò)性（Fault Tolerance）測試，可在幾分鐘生成測試報(bào)告，同時(shí)，據(jù)NI介紹，該系列也有對應(yīng)支持最新I3C的相關(guān)方案。

電源管理芯片性能測試：高性能模塊化

 • 高性能儀器應(yīng)對測試挑戰(zhàn)

NI特有的高性能源表（Source Measurement Unit），滿足電源管理芯片對于精度、測量速度的要求。使用基于向量的數(shù)字通道（Digital Pattern Instrument），利用數(shù)字模式編輯軟件，輕松完成數(shù)字測試，并且Pattern 和代碼均可復(fù)用在量產(chǎn)測試中。

• 模塊化架構(gòu)適應(yīng)集成化趨勢

電源管理芯片功能集成度越來越高，除了DC/DC轉(zhuǎn)換電路，還可能包含RF，USB，LDO等模塊，利用PXI平臺的模塊化架構(gòu)，可以使用同一平臺應(yīng)對不同功能PMIC的測試需求，大幅度降低測試設(shè)備投入成本，開發(fā)成本及學(xué)習(xí)成本。

Talos實(shí)驗(yàn)室工程Handler:適用各種環(huán)境

該實(shí)驗(yàn)設(shè)備具有以下特點(diǎn)：

• 全自動(dòng)

• 支持三溫測試（溫度范圍：-60-175℃）

• 溫度穩(wěn)定性高+/-0.5℃

• 最高可達(dá)150公斤測試壓力

• 自動(dòng)激光定位系統(tǒng)

• 轉(zhuǎn)換配件更換時(shí)間少于五分鐘

• 機(jī)械穩(wěn)定性好

NI將跟隨下一代無線演進(jìn)的前沿

截至2018年末，NI STS（非傳統(tǒng)ATE+PXI配置）已在全球部署超過491臺，全球范圍擁有超過1400個(gè)銷售與技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)，全球范圍擁有超過2100名R&D人員，而自1987年至今NI通過多元化產(chǎn)品線實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的營收增長。

據(jù)NI CEO Alex Davern表示，NI正處于下一代無線通信演進(jìn)的前沿，物聯(lián)網(wǎng)每年都在不斷增加部署，自動(dòng)駕駛的車輛也觸手可及。不同的技術(shù)在不斷的融合，NI的設(shè)備也將會(huì)原來越智能。