半導(dǎo)體行業(yè)正贏來下一個風(fēng)口：下一代無線通信演進(jìn)的前沿，物聯(lián)網(wǎng)部署的逐年遞加，自動駕駛車輛的觸手可及，不同技術(shù)的不斷融合，設(shè)備的愈加智能……這些也都使得半導(dǎo)體測試的作用日益舉足輕重。“半導(dǎo)體測試一直是NI的戰(zhàn)略性重點(diǎn)領(lǐng)域，憑借基于平臺的方法， NI的半導(dǎo)體測試方案可以在行業(yè)不斷提高芯片集成度的需求下確保產(chǎn)品品質(zhì)，保持價格競爭優(yōu)勢，此外更適應(yīng)緊張的市場周期。”美國國家儀器(National Instruments, 以下簡稱“NI”)CEO Alex Davern認(rèn)為NI的半導(dǎo)體測試方案在業(yè)界有自己的獨(dú)特定位。事實(shí)上，僅從前不久剛落幕的SEMICON CHINA 2018期間NI展位的人流量即可管窺出半導(dǎo)體測試領(lǐng)域的熱度，以及NI的測試方案是如何“深得民心”。
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圖1. NI半導(dǎo)體測試方案亮相SEMICON CHINA 2018吸引眾人關(guān)注，半導(dǎo)體測試熱持續(xù)高漲。
聚焦半導(dǎo)體測試，NI 大中華區(qū)半導(dǎo)體市場開發(fā)經(jīng)理潘建安在SEMICON CHINA 2018同期采訪中表示這個領(lǐng)域正形成3股趨勢，第一，從實(shí)驗(yàn)室特征分析到量產(chǎn)測試的無縫銜接;第二，就是保持行業(yè)先進(jìn)性，一方面是指對5G NR，毫米波等新標(biāo)準(zhǔn)、新技術(shù)的進(jìn)一步支持，另一方面也是指對測試領(lǐng)先性的與時俱進(jìn)，例如利用人工智能優(yōu)化半導(dǎo)體測試效率;第三，針對系統(tǒng)級封裝(SiP)的系統(tǒng)級測試(SLT)需求日漸崛起。而這三種趨勢，最終都將匯成一股需求，就是靈活、可擴(kuò)展，能夠適應(yīng)新的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，確保最低的總體擁有成本和最短上市時間的智能測試方案，NI半導(dǎo)體測試方案正是其中之一。
圖2. NI 大中華區(qū)半導(dǎo)體市場開發(fā)經(jīng)理潘建安(左)和NI技術(shù)市場工程師馬力斯(右)在SEMICON CHINA期間接受媒體參訪。
全球部署超過500臺，彈性貫穿實(shí)驗(yàn)室到量產(chǎn)測試的NI STS闖出自己的“藍(lán)海”
無縫銜接實(shí)驗(yàn)室特征分析到量產(chǎn)測試，就必須提到NI可快速部署到生產(chǎn)測試環(huán)境的半導(dǎo)體測試系統(tǒng)(Semiconductor Test System，簡稱STS)。“從2014年底正式面向市場以來，NI STS，也就是標(biāo)準(zhǔn)的測試機(jī)已經(jīng)在全球部署超過500臺，”潘建安強(qiáng)調(diào)。眾所周知，過去半導(dǎo)體測試市場一直都被幾家提供傳統(tǒng)ATE設(shè)備的行業(yè)巨頭所壟斷， 能在這片紅海中“殺出”一片藍(lán)海，在短短幾年內(nèi)得到大范圍認(rèn)可，NI STS必須有自己的獨(dú)到之處：
第一，測試成本：測試成本不僅是購買測試設(shè)備的金額，還包括客戶的維護(hù)成本，傳統(tǒng)ATE設(shè)備的高復(fù)雜性帶來高昂的維護(hù)成本。而作為一個開放的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，PXI平臺是NI開發(fā)其所有測試系統(tǒng)的基礎(chǔ)，此外，由于在實(shí)驗(yàn)室和量產(chǎn)測試中使用統(tǒng)一開發(fā)環(huán)境LabVIEW和測試管理軟件TestStand，因此，軟硬件的一致性，是NI STS在測試過程中最大化復(fù)用實(shí)驗(yàn)室中的代碼，提升半導(dǎo)體測試效率，降低測試成本的關(guān)鍵;
第二，測試并行性：搭載FPGA加速運(yùn)算，通過PXI的模組化特性搭配NI TestStand軟件進(jìn)行自動排程的NI半導(dǎo)體測試方案，不僅可以在更短的時間之內(nèi)完成更多的測試項目，實(shí)現(xiàn)Multi-site并行測試更不在話下。
第三，可擴(kuò)展性：據(jù)潘建安介紹，客戶在實(shí)驗(yàn)室測試中一般使用NI的PXI平臺，NI將儀表整合其中就構(gòu)成了適合量產(chǎn)測試的標(biāo)準(zhǔn)測試機(jī)STS，而對于更高通道數(shù)的測試需求，NI可以將STS從T1系統(tǒng)拓展到T2、T4系統(tǒng)。
圖3.(上)圖：NI STS的內(nèi)部架構(gòu)正是基于PXI平臺;(下)圖：根據(jù)客戶的需求，NI的半導(dǎo)體測試方案可以從PXI平臺靈活擴(kuò)展到NI STS系統(tǒng)。
保持先進(jìn)性，NI半導(dǎo)體測試方案始終“向前一步”兼容5G、毫米波等
打通實(shí)驗(yàn)室到量產(chǎn)測試，兼容更多前沿技術(shù)也成為半導(dǎo)體測試進(jìn)階的重中之重。眾所周知，半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展可以說是各類前沿應(yīng)用落地的關(guān)鍵，因而5G、毫米波等技術(shù)的不斷發(fā)展也會為半導(dǎo)體測試測試領(lǐng)域帶來無限挑戰(zhàn)。轉(zhuǎn)向市場上比較熱門的5G芯片，現(xiàn)代的射頻前端模塊越來越多地將更多模塊(如功率放大器，低噪聲放大器等)封裝到單個組件中，同時前端模塊對多模多頻段的支持也增加了整個測試的復(fù)雜性。
例如Qorvo最新推出的業(yè)內(nèi)首款市售5G RF前端模塊QM19000正是將一個功率放大器和一個低噪聲放大器集成封裝。而正是借助NI PXI系統(tǒng)的靈活性，Qorvo可以在測試中重復(fù)使用相同的硬件，并可使用各種波形快速測試其5G FEM設(shè)計。Qorvo表示，”NI PXI測試系統(tǒng)的高帶寬，出色的射頻性能以及靈活性對幫助我們推出業(yè)界首個商用5G前端模塊至關(guān)重要。”
此外，去年年底3GPP剛正式發(fā)布5G NR標(biāo)準(zhǔn)的第一稿，趁熱打鐵，NI在MWC 2018同期最新推出一款符合5G新空口(NR)的3GPP Release 15規(guī)范的Sub-6GHz 5G測試參考解決方案。據(jù)NI技術(shù)市場工程師馬力斯介紹，NI推出的新參考測試解決方案不僅非常適合測試新型寬帶RFIC，特別是在3.3-4.2GHz和4.4-5.0GHz頻段工作的RFIC，而且該解決方案的關(guān)鍵部分是NI-RFmx NR測量軟件，該軟件將跟隨著3GPP規(guī)范的步伐進(jìn)行演變。
圖4. 此次亮相SEMICON CHINA 2018，NI也是帶來了最新最全面的半導(dǎo)體測試方案
對應(yīng)毫米波應(yīng)用，NI毫米波系統(tǒng)可利用靈活可擴(kuò)展的模塊化儀器加速從基帶到射頻前端的原型驗(yàn)證及測試系統(tǒng)，據(jù)悉，NI的毫米波系統(tǒng)結(jié)合靈活的模塊化硬件和強(qiáng)大的軟件，支持高達(dá)2GHz帶寬信號收發(fā)，適用于雙向和單向系統(tǒng)的基本配置，可從SISO擴(kuò)展到MIMO。
攜生態(tài)力量攻堅半導(dǎo)體測試領(lǐng)域，NI認(rèn)為軟件在測試系統(tǒng)的作用日益凸顯
“除了剛剛提到的NI在晶圓級的量產(chǎn)測試，NI也會通過像博達(dá)微(PDA)這樣的生態(tài)伙伴，來合作拓展我們在實(shí)驗(yàn)室里的晶圓測試能力。”潘建安認(rèn)為NI始終是在攜生態(tài)力量來攻堅半導(dǎo)體測試領(lǐng)域的各項挑戰(zhàn)。
“博達(dá)微應(yīng)該說是一個將人工智能(AI)應(yīng)用在半導(dǎo)體領(lǐng)域的公司，”博達(dá)微CEO李嚴(yán)峰認(rèn)為，“ 應(yīng)用的模式就是讓測試更快、更準(zhǔn)、更強(qiáng)大。”在半導(dǎo)體測試的未來大趨勢中，算法正形成一波新的助力。此次，博達(dá)微也受邀亮相NI在SEMICON CHINA的展位，展出今年初最新發(fā)布的基于NI PXI源測量單元 (SMU)的應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)的半導(dǎo)體參數(shù)化測試產(chǎn)品FS380-Pro，全面覆蓋IV電流電壓測試功能，CV電容電壓測試功能，1/f Noise低頻噪聲測試功能，Pulse脈沖生成功能，實(shí)現(xiàn)在單臺儀器內(nèi)完成所有測試的需求，并將測試速度提升10倍。
圖5. 博達(dá)微最新基于機(jī)器學(xué)習(xí)的半導(dǎo)體參數(shù)化測試產(chǎn)品FS380-Pro亮相NI SEMICON展位。
盡管目前是集中在實(shí)驗(yàn)室的參數(shù)化測試，李嚴(yán)峰直言“未來是盯量產(chǎn)的”，而從這個角度上來說，NI的架構(gòu)提供了一個無限并行的可能，“回歸半導(dǎo)體測試的本質(zhì)，我們跟NI的理念是極其一致的”，李嚴(yán)峰認(rèn)為，“首要就是快，測試時間的減少直接關(guān)聯(lián)到測試成本的進(jìn)一步降低;第二點(diǎn)就是靈活，要不斷涌現(xiàn)新的東西去支持不確定的未來。”
圖6. NI在半導(dǎo)體測試領(lǐng)域的部分合作伙伴一覽。
“在測試系統(tǒng)里面，軟件的地位越來越重要，” 潘建安直言，“NI跟博達(dá)微的合作，正是看重他們的算法優(yōu)勢。其實(shí)，NI在測試機(jī)上也同樣越來越側(cè)重軟件的核心地位，或者去更多的跟廠商做合作，或者去完善測試機(jī)上面的軟件，像TestStand，LabVIEW以及Systemlink。”
NI靈活開發(fā)的測試方案正成為半導(dǎo)體測試領(lǐng)域不容忽視的新勢力
以軟件為核心的模塊化、高靈活度NI半導(dǎo)體測試方案正在趨勢演變中逐漸顯現(xiàn)出自己的優(yōu)勢，今年聯(lián)合NI參展SEMICON CHINA的翱捷科技正是利用NI開放性的系統(tǒng)級測試方案(SLT)實(shí)現(xiàn)針對其最新4G LTE調(diào)制解調(diào)芯片的系統(tǒng)級測試項目的開發(fā)。“我們只用了短短的3個月時間便完成了SLT系統(tǒng)級測試項目的開發(fā)并成功部署于產(chǎn)線“翱捷科技認(rèn)為這也是LabVIEW及TestStand的易用性帶給工程師的便利。
事實(shí)上，追溯根源，早在2014年推出STS之前， NI的半導(dǎo)體測試方案就得到了包含Qualcomm、TI、ADI以及BOSCH在內(nèi)等眾多行業(yè)leading公司的一致推崇，在WLAN測試，PMIC電源管理芯片測試，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化器ADC/DAC， MEMS測試項目中發(fā)揮高價值，客戶給予的評價也高度集中在 “可支持不同測試配置的高靈活性”、“測試吞吐量、覆蓋范圍和可靠性的提高”，“簡化數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)形成的測試時間優(yōu)勢，加速產(chǎn)品上市”以及“測試成本的進(jìn)一步降低”。
“很多客戶都非常喜歡我們彈性的模塊化解決方案，“潘建安表示，“但他們也同時提出標(biāo)準(zhǔn)化的需求，因此我們決定使用雙軌并進(jìn)的戰(zhàn)略，既提供開放的PXI平臺，又提供標(biāo)準(zhǔn)的STS測試儀。而我們的方案一推向市場，立馬給業(yè)內(nèi)帶來耳目一新的感覺。”