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半导体测试迈向智慧化解决方案新时代
因应成本与挑战

【作者: 王岫晨】2020年08月20日 星期四

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消费者使用的装置正日渐智慧化,同时也更驱向以软体为导向。


而半导体产业正经历一场转型,包含IC设计与制造方式,以及测试方法。


IC制造商必须尽力缩短产品上市时间,以满足严苛的设计时程。



半导体制造为一个发展迅速前进的产业,必须高度整合越来越多的装置,同时又具备各种功能。半导体制造必须为资本设备进行控管,才能使用於多个设备世代交替与应用领域,并延长设备使用期限。


一般来说,以传统方式进行类比、混合讯号与RF测试时的测试范围,通常无法满足半导体技术的需求。半导体测试工程师需要透过更智慧化的解决方案,因应成本、扩充能力、设计与装置挑战。


大量生产测试

针对生产测试,通常需要更智慧化的替代方案来取代传统的ATE,如此才能在RF与混合讯号IC越来越复杂之际,满足其成本与涵盖范围要求。晶片制造商必须提供整合性更隹的功能、确保关键任务应用达到最高可靠性、在成本上保有高竞争力,同时确保能在短时间内上市,以满足紧迫的上市时程。目前许多公司合并的情况,让半导体ATE市场内的供应商减少,因此选择性也受到局限。现在的确该是市场该做出一些改变的时候了。


实验室特性分析与验证

业界领导厂商正着手使用全新方式来进行半导体测试,以因应最新的RF与混合讯号IC测试挑战。在以往,IC元件构造简单且整合程度不高,因此功能固定的箱型仪器便足以应付实验室所需。然而,随着整合度不断提高,测试需求也跟着增加,业界开始需要更多样化的仪器混用组合。最常见的,是满布仪器的特性分析平台。而有待解决的,不只是空间问题。箱型仪器的最隹化,是为了能独立运作而无需搭配其他仪器一起使用;透过GPIB或乙太网路进行整合,也无法取得最隹的高资料传输率、低延迟通讯与密切的同步化作业。


晶圆级叁数测试

晶圆级测试工程师必须在不牺牲量测品质与准确度的情况下,缩短测试时间。在IC制造商持续引进创新流程、使用更小元件的同时,也必须确保这些改变带来的复杂度不会影响IC的长期稳定性。面对日新月异的技术演变,半导体制造商必须搜集、分析更多的稳定性资料、降低测试成本。在资料增加又需降低测试成本的情况之下,许多稳定性工程师发现无法继续沿用传统稳定性解决方案,他们纷纷改用模组化、更具扩充弹性的解决方案以满足需求。


半导体量产测试的智慧型替代方案

本文以国家仪器的STS解决方案为例,这是一款既有ATE解决方案,适用於RF、混合式讯号、MEMS半导体装置,具最隹化产能又可降低成本。STS适用於量产测试单元、可支援机械臂、处置器与晶圆探针器、具标准弹簧配置可转移测试程式以及转接板。这款半导体量产测试解决方案可提供一致的软体工具集,能快速且有效地开发、除错、部署测试程式。其主要优势如下:


●完整的RF、数位与DC仪器应用组合:可依据需求客制新的STS配置并设定现有测试机,以包含所需的仪器资源、同时维护测试程式与转接板移转。


●一致的软体体验:STS软体可提供所需的工具,以进行开发、除错与部署多点测试程式,包含针脚配置、测试限制汇入/汇出、分类与标准测试资料格式(STDF)报告功能。


●预建测试程式码:可将拖曳式软体范本运用於常见的半导体测试运作,例如RF波形产生与撷取、连续性测试、检漏测试、数位码型激发或最新无线标准(如5G NR)。


●测试台整合:标准衔接与连结基础架构可整合机器手臂、包装测试的装置处理器、晶圆测试的晶圆探针。


●系统校准:可进行数位与DC资源、弹簧探针介面与RF资源、盲??等系统级原位校准,亦备有DUT平面向量去嵌化档。


结语

消费者使用的装置正日渐智慧化,同时也更驱向以软体为导向。而替智慧型装置供电的半导体产业正经历一场转型,包含IC设计与制造方式,以及测试方法。无论智慧型装置类型为何,其商业动能皆相同。IC制造商都必须提供更多整合功能、确认关键应用具备极高稳定性、保持极隹成本竞争力,并尽力缩短产品上市时间以满足严苛的设计时程。


(本文叁考资料:NI半导体测试系统STS)


致茂电子先进SoC/模拟测试系统Model 3680


图一 : 致茂电子先进SoC/模拟测试系统Model 3680
图一 : 致茂电子先进SoC/模拟测试系统Model 3680图片来源:chroma.com

致茂电子:「降低测试程式时间,加快产品量产速度。」


Chroma最新的SoC/模拟测试系统3680提供灵活的配置和广泛的覆盖范围,以高度兼容性测试不同类型的设备。3680测试系统可在24个通用??槽内部署多达2048数字通道管脚的数字信号,其数位性能高达1Gbps,最大的默认256MW向量内存,可在高速应用中提供定时精准度±150ps EPA,并提供多种测试板选择,例如HDADDA2用於转换器测试、HDVI用於高电压和车用、混合信号HDAVO用於具有400Msps AWG和250Msps DIG的影像应用以及高精度24bit AWG和DIG的音频应用。


爱德万测试 V93000毫米波级解决方案


图二 : 爱德万测试 V93000毫米波级解决方案台
图二 : 爱德万测试 V93000毫米波级解决方案台图片来源:advantest.com

爱德万测试:「让毫米波测试可以更合??成本效益!」


爱德万测试(Advantest Corporation)全新的V93000毫米波级解决方案拥有多频段毫米波(mmWave)频率所需的高端多站式并行性和多功能性。 由 24GHz到44GHz以及57GHz到70GHz的运作范围,让客户可缩短他们在销售新设计mmWave频率运作的时间。高度结合系统在架构上与其他解决方案不同,模组化提供高达64个双向mmWave接囗。这不仅允许客户便用不同的5G及WiGig频率模块,同时还可以在全球推出全新的频谱时加入全新的模组。


NI半导体测试系统(STS)


图三 : NI半导体测试系统(STS)
图三 : NI半导体测试系统(STS)图片来源:ni.com

NI:「这是成本优化的高性能测试解决方案。」


STS为射频与类比核心设备的射频测试和混合信号测试提供了一种成本优化的高性能测试解决方案。这些射频与类比核心设备包括:射频功率放大器、微机电系统(MEMS)加速度计以及功耗管理晶片等。基於模组化的开放式设计,STS提供一个可以升级测试能力是下一代测试需求的框架。这意味着工程师可以利用最新的PXI仪器和基於COTS运算技术的PXI控制器来升级或强化关键元件。甚至可以使用标准的19英寸机架式伺服器来增强系统的运算能力。这样可以确保测试系统投资不因技术的更新而淘汰,进而以经济高效的方式适应不断变化的需求。


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