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公司動(dòng)態(tài)
淺析電子電工測試技術(shù)的未來發(fā)展
點(diǎn)擊次數(shù)：2737 發(fā)布時(shí)間：2012-12-17
隨著電子元器件的應(yīng)用越來越廣泛，也將推動(dòng)電子電工測試技術(shù)的更新，下面從幾點(diǎn)介紹測試技術(shù)的未來發(fā)展趨勢：
降低測試成本成為發(fā)展IC測試的首要目標(biāo)
對體積更小、功能更強(qiáng)的芯片的需求正推動(dòng)IC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也推動(dòng)著IC設(shè)計(jì)和測試的發(fā)展。對于系統(tǒng)芯片（SOC）的測試，其成本已幾乎占芯片成本的一半。根據(jù)英特爾公司副總裁提出的測試摩爾定律，未來幾年，每一晶體管的硅投資成本將低于其測試成本。因此未來IC測試設(shè)備制造商面臨的zui大挑戰(zhàn)是如何降低測試成本。過去的集成電路主要分為模擬電路、混合信號(hào)電路和數(shù)字電路。1998年，稱之為MACH-D的（即存儲(chǔ)器、模擬、通信、高速總線和數(shù)字的英文縮寫）系統(tǒng)芯片問世了。對這種電路的測試，將減少功能測試、更多地采用結(jié)構(gòu)測試（即對采用可測性設(shè)計(jì)的IC進(jìn)行測試）。采用結(jié)構(gòu)測試，不用開發(fā)功能測試矢量，可以縮短測試開發(fā)時(shí)間，節(jié)省測試成本。采用內(nèi)置自測試（即把測試電路設(shè)計(jì)在芯片或IP核中，通過內(nèi)置測試電路對芯片或IP核的測試）也可大大縮短測試開發(fā)時(shí)間，降低測試費(fèi)用，但必須加強(qiáng)IC制造、設(shè)計(jì)和測試開發(fā)人員的合作，將相關(guān)工具結(jié)合起來，才可使易于測試的器件更快投入生產(chǎn)。另一種降低測試成本的測試方式是采用基于故障的測試，即測試可能發(fā)生故障的部分，不測試不可能發(fā)生故障的部分。通過了解芯片的結(jié)構(gòu)，在制造過程中，在可能引入失效機(jī)理的地方設(shè)計(jì)一些測試電路。這樣既可保證較高的測試覆蓋率，又能省時(shí)省費(fèi)用。
解決異步測試問題，需要制定IP核測試標(biāo)準(zhǔn)
目前，設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)系統(tǒng)級(jí)IC時(shí)，已廣泛采用將不同的IP核集成在一起的方式。這樣可大大縮短芯片的上市時(shí)間。將不同廠商的不同IP核集成到一個(gè)器件中可能遇到多個(gè)時(shí)鐘問題。如果設(shè)計(jì)師采用PCI總線和Rambus總線，不同的時(shí)鐘使并行測試這些IP核極為復(fù)雜。假如這些IP核的時(shí)鐘呈整數(shù)倍關(guān)系，可選的測試方法有很多，但是遇到它們的時(shí)鐘不呈整數(shù)倍時(shí)，則在同一測試設(shè)備中，需要多個(gè)時(shí)域。也就是被測器件的各引腳的工作狀態(tài)處于異步狀態(tài)，即一些引腳以66MHz/s工作，另一些引腳以800Mb/s工作。因此，半導(dǎo)體測試的下一步工作就是要解決這類異步測試問題?，F(xiàn)在，各IP核供貨商采用的不是同一種可測性設(shè)計(jì)策略，對被測IP核的接入方式也各不相同。因此，需要制定IP核接入標(biāo)準(zhǔn)和可測性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?！?br /> 提高測試模擬IC的速度
另一個(gè)要解決的測試問題是如何發(fā)展可測性設(shè)計(jì)、內(nèi)置自測試和其它數(shù)字測試技術(shù)，以滿足器件的模擬測試。從上市的時(shí)間的觀點(diǎn)來看，這可能是關(guān)鍵問題。IC測試設(shè)備制造商能解決以Gb/s工作的數(shù)字電路和高速串行通信端口的測試問題。但測試混合信號(hào)器件中模擬部分的難度就很大。一些器件可能是數(shù)字器件，但具有模擬特性。如局域網(wǎng)接口電路。這種電路的測試很復(fù)雜、費(fèi)時(shí)、難以實(shí)現(xiàn)。今后，IC測試設(shè)備制造商的另一個(gè)任務(wù)就是要提高這類器件的測試速度?！ ?br /> 采用開放式結(jié)構(gòu)，適應(yīng)通信測試的需求
通信測試儀器制造商正面臨新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)和更短的產(chǎn)品壽命周期的挑戰(zhàn)。許多通信設(shè)備制造商將向市場推出采用無線因特網(wǎng)等新技術(shù)的產(chǎn)品。他們一邊推出新產(chǎn)品，一邊設(shè)計(jì)性能更高的新產(chǎn)品。因此，它們需要測試儀器廠商提供易于升級(jí)的測試儀器，以適應(yīng)采用技術(shù)的通信設(shè)備的測試需求。所以，這類通信儀器將廣泛采用開放式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模塊化和靈活的硬件與軟件結(jié)構(gòu)。
開發(fā)適應(yīng)高速網(wǎng)測試的網(wǎng)絡(luò)測試儀
隨著網(wǎng)絡(luò)速率的提高，測試儀器捕捉網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)越來越困難?，F(xiàn)有的測試儀器在測試高速率的網(wǎng)絡(luò)時(shí)已不是很有效，甚至采用大容量的緩沖器，也不能獲得真實(shí)的數(shù)據(jù)。這就迫切需要儀器生產(chǎn)廠商研制具有實(shí)時(shí)濾波能力的測試儀器。這樣可以把與故障有關(guān)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)下來，并進(jìn)行實(shí)時(shí)分析。這種具有實(shí)時(shí)濾波和內(nèi)部專家系統(tǒng)的儀器不但能對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，還能對網(wǎng)絡(luò)的故障進(jìn)行準(zhǔn)確定位。
改進(jìn)性能，滿足2。5G/3G移動(dòng)通信的測試要求
第三代（3G）移動(dòng)通信系統(tǒng)（IMT2000）將開創(chuàng)視頻會(huì)議、移動(dòng)電子商務(wù)等寬帶應(yīng)用的新時(shí)代。它的發(fā)展將使用戶獲得漫游、因特網(wǎng)接入（采用WAP）和視頻信號(hào)傳輸功能。目前，移動(dòng)通信設(shè)備廠商正在開發(fā)從第二代到第三代的過渡性系統(tǒng)-二代半（2。5G）系統(tǒng)（GPRS、HSCSD和EDGE）。其中，GPRS（通用分組無線業(yè)務(wù)）的速率比GSM高10倍，估計(jì)2001年投入使用。HSCSD（高速電路交換數(shù)據(jù)）將用于數(shù)據(jù)通信。EDGE采用四象限相移鍵控調(diào)制技術(shù)，zui高接入速率可達(dá)384kbps。在開發(fā)上述移動(dòng)通信系統(tǒng)時(shí)，需要考慮的重要因素是帶寬和頻譜限制，因此需要高分辨率的頻譜分析儀、功率計(jì)等儀器。適合上述移動(dòng)通信系統(tǒng)測試的頻譜分析儀必須滿足對復(fù)雜數(shù)字調(diào)制信號(hào)的測試要求。功率計(jì)需采用更寬動(dòng)態(tài)范圍的功率傳感器。
可移植應(yīng)用軟件將是虛擬儀器的開發(fā)重點(diǎn)
近幾年，基于計(jì)算機(jī)的儀器（也稱為虛擬儀器）發(fā)展非常迅速。它是依賴軟件，通過計(jì)算機(jī)來控制測試硬件、分析和提供測試數(shù)據(jù)的儀器。它沒有專門的前面板、顯示器和電源，硬件通常在PC或VXI/CPCI主機(jī)中，所有儀器面板和顯示器都在監(jiān)視器上模擬，所以稱為虛擬儀器。目前，虛擬儀器有兩類。一類是基于PC的儀器，它是由PC、能插入PC機(jī)箱的插卡或模塊和相關(guān)測試軟件（如LabVIEW、LabWindows/CVI、HP-VEE、TestPoint等）所構(gòu)成。采用這種結(jié)構(gòu)能構(gòu)成基于PC的示波器、任意波形發(fā)生器、波形分析儀、函數(shù)發(fā)生器、邏輯分析儀、電壓表和數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品。另一類虛擬儀器是基于VXI和CPCI/PXI模塊的測試系統(tǒng)采用這種結(jié)構(gòu)能構(gòu)成用于生產(chǎn)測試的高性能測試系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和自動(dòng)測試設(shè)備（ATE）。虛擬儀器為用戶提供了一個(gè)用戶界面友好、結(jié)構(gòu)開放的測試系統(tǒng)。它的特點(diǎn)是價(jià)格適中、功能強(qiáng)、測試速度快、可重組。無論是供應(yīng)商還是用戶都不希望虛擬儀器在未來替代所有臺(tái)式儀器。然而，它在電子、通信、半導(dǎo)體和汽車工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用正在擴(kuò)展。在虛擬儀器中，軟件起著重要的作用。現(xiàn)在用戶需要其應(yīng)用軟件能從一種平臺(tái)移植到另一種平臺(tái)，如在LabVIEW或LabWindows上開發(fā)的、支持ISA總線插卡的測試程序稍加修改，應(yīng)能支持PCI總線插卡，也就是應(yīng)用軟件應(yīng)有跨平臺(tái)的支持能力。為此目的，由Tektronix、Advantest、NationalInstruments等測試儀器供應(yīng)商、系統(tǒng)集成商和用戶成立的IVI基金會(huì)（互換虛擬儀器基金會(huì)），準(zhǔn)備開發(fā)可支持不同廠商生產(chǎn)的儀器模塊的驅(qū)動(dòng)器。
降低測試成本成為發(fā)展IC測試的首要目標(biāo)
對體積更小、功能更強(qiáng)的芯片的需求正推動(dòng)IC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也推動(dòng)著IC設(shè)計(jì)和測試的發(fā)展。對于系統(tǒng)芯片（SOC）的測試，其成本已幾乎占芯片成本的一半。根據(jù)英特爾公司副總裁提出的測試摩爾定律，未來幾年，每一晶體管的硅投資成本將低于其測試成本。因此未來IC測試設(shè)備制造商面臨的zui大挑戰(zhàn)是如何降低測試成本。過去的集成電路主要分為模擬電路、混合信號(hào)電路和數(shù)字電路。1998年，稱之為MACH-D的（即存儲(chǔ)器、模擬、通信、高速總線和數(shù)字的英文縮寫）系統(tǒng)芯片問世了。對這種電路的測試，將減少功能測試、更多地采用結(jié)構(gòu)測試（即對采用可測性設(shè)計(jì)的IC進(jìn)行測試）。采用結(jié)構(gòu)測試，不用開發(fā)功能測試矢量，可以縮短測試開發(fā)時(shí)間，節(jié)省測試成本。采用內(nèi)置自測試（即把測試電路設(shè)計(jì)在芯片或IP核中，通過內(nèi)置測試電路對芯片或IP核的測試）也可大大縮短測試開發(fā)時(shí)間，降低測試費(fèi)用，但必須加強(qiáng)IC制造、設(shè)計(jì)和測試開發(fā)人員的合作，將相關(guān)工具結(jié)合起來，才可使易于測試的器件更快投入生產(chǎn)。另一種降低測試成本的測試方式是采用基于故障的測試，即測試可能發(fā)生故障的部分，不測試不可能發(fā)生故障的部分。通過了解芯片的結(jié)構(gòu)，在制造過程中，在可能引入失效機(jī)理的地方設(shè)計(jì)一些測試電路。這樣既可保證較高的測試覆蓋率，又能省時(shí)省費(fèi)用。
解決異步測試問題，需要制定IP核測試標(biāo)準(zhǔn)
目前，設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)系統(tǒng)級(jí)IC時(shí)，已廣泛采用將不同的IP核集成在一起的方式。這樣可大大縮短芯片的上市時(shí)間。將不同廠商的不同IP核集成到一個(gè)器件中可能遇到多個(gè)時(shí)鐘問題。如果設(shè)計(jì)師采用PCI總線和Rambus總線，不同的時(shí)鐘使并行測試這些IP核極為復(fù)雜。假如這些IP核的時(shí)鐘呈整數(shù)倍關(guān)系，可選的測試方法有很多，但是遇到它們的時(shí)鐘不呈整數(shù)倍時(shí)，則在同一測試設(shè)備中，需要多個(gè)時(shí)域。也就是被測器件的各引腳的工作狀態(tài)處于異步狀態(tài)，即一些引腳以66MHz/s工作，另一些引腳以800Mb/s工作。因此，半導(dǎo)體測試的下一步工作就是要解決這類異步測試問題?，F(xiàn)在，各IP核供貨商采用的不是同一種可測性設(shè)計(jì)策略，對被測IP核的接入方式也各不相同。因此，需要制定IP核接入標(biāo)準(zhǔn)和可測性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?！?br /> 提高測試模擬IC的速度
另一個(gè)要解決的測試問題是如何發(fā)展可測性設(shè)計(jì)、內(nèi)置自測試和其它數(shù)字測試技術(shù)，以滿足器件的模擬測試。從上市的時(shí)間的觀點(diǎn)來看，這可能是關(guān)鍵問題。IC測試設(shè)備制造商能解決以Gb/s工作的數(shù)字電路和高速串行通信端口的測試問題。但測試混合信號(hào)器件中模擬部分的難度就很大。一些器件可能是數(shù)字器件，但具有模擬特性。如局域網(wǎng)接口電路。這種電路的測試很復(fù)雜、費(fèi)時(shí)、難以實(shí)現(xiàn)。今后，IC測試設(shè)備制造商的另一個(gè)任務(wù)就是要提高這類器件的測試速度?！ ?br /> 采用開放式結(jié)構(gòu)，適應(yīng)通信測試的需求
通信測試儀器制造商正面臨新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)和更短的產(chǎn)品壽命周期的挑戰(zhàn)。許多通信設(shè)備制造商將向市場推出采用無線因特網(wǎng)等新技術(shù)的產(chǎn)品。他們一邊推出新產(chǎn)品，一邊設(shè)計(jì)性能更高的新產(chǎn)品。因此，它們需要測試儀器廠商提供易于升級(jí)的測試儀器，以適應(yīng)采用技術(shù)的通信設(shè)備的測試需求。所以，這類通信儀器將廣泛采用開放式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模塊化和靈活的硬件與軟件結(jié)構(gòu)。
開發(fā)適應(yīng)高速網(wǎng)測試的網(wǎng)絡(luò)測試儀
隨著網(wǎng)絡(luò)速率的提高，測試儀器捕捉網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)越來越困難?，F(xiàn)有的測試儀器在測試高速率的網(wǎng)絡(luò)時(shí)已不是很有效，甚至采用大容量的緩沖器，也不能獲得真實(shí)的數(shù)據(jù)。這就迫切需要儀器生產(chǎn)廠商研制具有實(shí)時(shí)濾波能力的測試儀器。這樣可以把與故障有關(guān)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)下來，并進(jìn)行實(shí)時(shí)分析。這種具有實(shí)時(shí)濾波和內(nèi)部專家系統(tǒng)的儀器不但能對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，還能對網(wǎng)絡(luò)的故障進(jìn)行準(zhǔn)確定位。
改進(jìn)性能，滿足2。5G/3G移動(dòng)通信的測試要求
第三代（3G）移動(dòng)通信系統(tǒng)（IMT2000）將開創(chuàng)視頻會(huì)議、移動(dòng)電子商務(wù)等寬帶應(yīng)用的新時(shí)代。它的發(fā)展將使用戶獲得漫游、因特網(wǎng)接入（采用WAP）和視頻信號(hào)傳輸功能。目前，移動(dòng)通信設(shè)備廠商正在開發(fā)從第二代到第三代的過渡性系統(tǒng)-二代半（2。5G）系統(tǒng)（GPRS、HSCSD和EDGE）。其中，GPRS（通用分組無線業(yè)務(wù)）的速率比GSM高10倍，估計(jì)2001年投入使用。HSCSD（高速電路交換數(shù)據(jù)）將用于數(shù)據(jù)通信。EDGE采用四象限相移鍵控調(diào)制技術(shù)，zui高接入速率可達(dá)384kbps。在開發(fā)上述移動(dòng)通信系統(tǒng)時(shí)，需要考慮的重要因素是帶寬和頻譜限制，因此需要高分辨率的頻譜分析儀、功率計(jì)等儀器。適合上述移動(dòng)通信系統(tǒng)測試的頻譜分析儀必須滿足對復(fù)雜數(shù)字調(diào)制信號(hào)的測試要求。功率計(jì)需采用更寬動(dòng)態(tài)范圍的功率傳感器。
可移植應(yīng)用軟件將是虛擬儀器的開發(fā)重點(diǎn)
近幾年，基于計(jì)算機(jī)的儀器（也稱為虛擬儀器）發(fā)展非常迅速。它是依賴軟件，通過計(jì)算機(jī)來控制測試硬件、分析和提供測試數(shù)據(jù)的儀器。它沒有專門的前面板、顯示器和電源，硬件通常在PC或VXI/CPCI主機(jī)中，所有儀器面板和顯示器都在監(jiān)視器上模擬，所以稱為虛擬儀器。目前，虛擬儀器有兩類。一類是基于PC的儀器，它是由PC、能插入PC機(jī)箱的插卡或模塊和相關(guān)測試軟件（如LabVIEW、LabWindows/CVI、HP-VEE、TestPoint等）所構(gòu)成。采用這種結(jié)構(gòu)能構(gòu)成基于PC的示波器、任意波形發(fā)生器、波形分析儀、函數(shù)發(fā)生器、邏輯分析儀、電壓表和數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品。另一類虛擬儀器是基于VXI和CPCI/PXI模塊的測試系統(tǒng)采用這種結(jié)構(gòu)能構(gòu)成用于生產(chǎn)測試的高性能測試系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和自動(dòng)測試設(shè)備（ATE）。虛擬儀器為用戶提供了一個(gè)用戶界面友好、結(jié)構(gòu)開放的測試系統(tǒng)。它的特點(diǎn)是價(jià)格適中、功能強(qiáng)、測試速度快、可重組。無論是供應(yīng)商還是用戶都不希望虛擬儀器在未來替代所有臺(tái)式儀器。然而，它在電子、通信、半導(dǎo)體和汽車工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用正在擴(kuò)展。在虛擬儀器中，軟件起著重要的作用。現(xiàn)在用戶需要其應(yīng)用軟件能從一種平臺(tái)移植到另一種平臺(tái)，如在LabVIEW或LabWindows上開發(fā)的、支持ISA總線插卡的測試程序稍加修改，應(yīng)能支持PCI總線插卡，也就是應(yīng)用軟件應(yīng)有跨平臺(tái)的支持能力。為此目的，由Tektronix、Advantest、NationalInstruments等測試儀器供應(yīng)商、系統(tǒng)集成商和用戶成立的IVI基金會(huì)（互換虛擬儀器基金會(huì)），準(zhǔn)備開發(fā)可支持不同廠商生產(chǎn)的儀器模塊的驅(qū)動(dòng)器。