從半導(dǎo)體自動(dòng)化測試撬動(dòng)更廣泛應(yīng)用場景，ADI多款創(chuàng)新方案樹立電子測試測量技術(shù)標(biāo)桿

“工欲善其事，必先利其器”?？茖W(xué)史上的許多重大突破，往往源于新的觀測手段和測量技術(shù)的進(jìn)步。在現(xiàn)代電子工業(yè)中，半導(dǎo)體器件作為核心組件，其性能和可靠性直接決定了最終產(chǎn)品的品質(zhì)和功能，對(duì)這些器件進(jìn)行精確全面的測試測量變得尤為重要。近日在行業(yè)重磅展會(huì)上，全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司ADI在現(xiàn)場帶來了儀器儀表應(yīng)用領(lǐng)域的一系列創(chuàng)新方案，如ADI儀器儀表事業(yè)部高級(jí)市場經(jīng)理姜海濤所表示，這些板卡級(jí)方案以高精度、小型化以及易于集成的優(yōu)勢，契合客戶痛點(diǎn)，是新時(shí)代電子測試測量的標(biāo)桿樣本。

激增的市場，如何滿足半導(dǎo)體自動(dòng)化測試多樣化需求？

在電子測試測量領(lǐng)域，半導(dǎo)體自動(dòng)化測試系統(tǒng)能夠?qū)π酒M(jìn)行大規(guī)模、高精度的測試，涵蓋從晶圓到最終封裝的各個(gè)環(huán)節(jié)，是確保電子器件能夠滿足嚴(yán)格規(guī)范的關(guān)鍵工具。隨著AI、5G通信、物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子等市場的蓬勃發(fā)展，對(duì)半導(dǎo)體器件的需求量大幅增加，也進(jìn)一步推高了對(duì)高效、精確的自動(dòng)化測試解決方案的需求。據(jù)QYResearch調(diào)研團(tuán)隊(duì)報(bào)告顯示，預(yù)計(jì)2030年全球半導(dǎo)體自動(dòng)測試設(shè)備市場規(guī)模將達(dá)到89.7億美元，未來幾年年復(fù)合增長率CAGR為7.2%。

“半導(dǎo)體自動(dòng)化測試設(shè)備無論是實(shí)現(xiàn)模擬、數(shù)字、分立器件抑或是RF測試等場景，在更高精度、更快測試速度和更大靈活性背后，反映出的都是對(duì)其核心測量方案更高性能的共性要求?！苯硎具@正是ADI強(qiáng)大的精密信號(hào)鏈與儀器儀表技術(shù)能發(fā)揮的優(yōu)勢所在。

另一方面，半導(dǎo)體自動(dòng)化測試市場競爭還體現(xiàn)在設(shè)備的延展性上，測試機(jī)的測試覆蓋范圍越廣，能夠測試的項(xiàng)目越多，就越受客戶青睞。姜海濤表示，集成化的自動(dòng)化測試系統(tǒng)能夠在單一平臺(tái)上完成多項(xiàng)測試任務(wù)，減少了設(shè)備間的切換時(shí)間和復(fù)雜性，對(duì)于測試單元實(shí)現(xiàn)方案的小型化與拓展性就更為看中。此外，能夠提供可定制化的解決方案，或根據(jù)具體應(yīng)用場景進(jìn)行功能性調(diào)整，以滿足多樣化的測試需求，也是客戶看重的關(guān)鍵因素之一。

“面對(duì)半導(dǎo)體自動(dòng)化測試領(lǐng)域的種種挑戰(zhàn)，ADI儀器儀表測試測量方案不僅在性能上表現(xiàn)出色，還具備高度的靈活性和易擴(kuò)展性，能輕松融入客戶的現(xiàn)有系統(tǒng)之中，成為眾多高端測試設(shè)備制造商的優(yōu)選?！苯孕诺乇硎?。

兼具高精度與高集成度，打造電子測試測量的創(chuàng)新標(biāo)桿

在半導(dǎo)體自動(dòng)化測試系統(tǒng)中，高保真信號(hào)發(fā)生器通常用于生成各種模擬和數(shù)字信號(hào)，包括正弦波、方波、脈沖波等，提供非常純凈和穩(wěn)定的信號(hào)輸出，以確保測試的一致性和可重復(fù)性，或通過模擬真實(shí)環(huán)境中的噪聲干擾，評(píng)估器件在惡劣條件下的性能，如測試振蕩器等器件的頻率穩(wěn)定性等。采集測量模塊則用于捕捉被測設(shè)備的響應(yīng)信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)供后續(xù)處理，通常需要具備高速采樣率和高分辨率，以保證測試數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

據(jù)姜海濤介紹，基于ADMX1001 和 ADMX1002 的超低失真波形發(fā)生器和采集模塊最大的特點(diǎn)便是在非常小的體積上集成了高保真的信號(hào)發(fā)生和采集功能——ADMX100x 采用專有的數(shù)字預(yù)失真 (DPD) 算法，可實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的總諧波失真 (THD) 性能，具有出色的信號(hào)保真度與低噪聲性能，專為高分辨率測試精心設(shè)計(jì)，可與ADC、音頻編碼解碼器和復(fù)雜的音頻系統(tǒng)無縫集成。“該模塊在1KHz實(shí)現(xiàn)了-130 dB THD，能對(duì)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源輸出的精度，在精密的ADC測量以及一些音頻測量方面具有廣泛的應(yīng)用，但更具備小型化特征，非常容易集成到客戶的設(shè)備中，直接通過SPI接口和標(biāo)準(zhǔn)API函數(shù)進(jìn)行調(diào)用，極大地簡化了集成過程?！苯a(bǔ)充到。

阻抗測量分析模塊專門用于評(píng)估電子器件在不同頻率下的阻抗特性，包括電阻、電容、電感等，這對(duì)于高頻電路和RF組件尤為重要，有助于確保器件在實(shí)際工作環(huán)境中的穩(wěn)定性。高性能精密阻抗測量分析模塊ADMX2001B是一個(gè)完整的軟硬件集成的解決方案，可簡化阻抗測量系統(tǒng)的開發(fā)過程或可用于增強(qiáng)現(xiàn)有測試平臺(tái)的功能。

通過使用高性能混合信號(hào)和處理算法，ADMX2001B可測量小至0.1fF的電容以及高達(dá)1GΩ的電阻值變化，內(nèi)置測量算法使ADMX2001B能夠提供采用多種格式的完全校準(zhǔn)復(fù)阻抗或?qū)Ъ{測量結(jié)果，包括電阻、電容和電感的并聯(lián)和串聯(lián)組合，能夠應(yīng)用于半導(dǎo)體器件測試、電子元件測試、傳感器測試、電池測試等領(lǐng)域。姜海濤強(qiáng)調(diào)說：“這套高性能精密阻抗測量分析模塊，是一個(gè)完整的軟硬件集成的解決方案，實(shí)現(xiàn)了從DC到10MHz的掃頻測量，步進(jìn)精度達(dá)到0.2Hz。在與標(biāo)準(zhǔn)電子式電能儀表的對(duì)比測試中，ADMX2001B展現(xiàn)出了接近實(shí)驗(yàn)室級(jí)別的精度，達(dá)到了萬分之五的相對(duì)精度?！?/p>

高壓源測量單元SMU則是一種能夠提供精確可控的高壓電流或電壓的儀器，適用于測試器件在高壓條件下的性能，包括半導(dǎo)體分立元件、集成電路以及電力電子器件等。作為一款四通道高電壓、大電流輸出的SMU，ADMX3001采用24位SAR ADC以及高速高精度DAC，打造了一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，利用數(shù)字PID控制和狀態(tài)控制算法，確保信號(hào)源、測量和鉗位精度，可同時(shí)提供和測量±100V輸出電壓和1A電流，支持測試和測量儀器的需求?？删幊谈邏弘娫窜売兄诔浞譁p少輸出放大器的功率損耗，并降低電路板和設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。

姜海濤表示該板卡可通過FMC接口連接FPGA后連接到電腦上，利用評(píng)估軟件對(duì)評(píng)估板進(jìn)行設(shè)置和調(diào)控，采用的數(shù)字環(huán)路控制可以很大程度上解決傳統(tǒng)模擬環(huán)控制不能解決的諸如振鈴等問題，同時(shí)做到高精度、快速響應(yīng)、高壓大電流輸出等。

在微波信號(hào)分析中，S參數(shù)是用于描述射頻和微波網(wǎng)絡(luò)中信號(hào)傳輸特性的數(shù)學(xué)模型，是表征無源網(wǎng)絡(luò)和有源網(wǎng)絡(luò)電氣行為的重要工具，對(duì)于設(shè)計(jì)、調(diào)試和優(yōu)化射頻和微波電路至關(guān)重要。通常情況下，S參數(shù)通常使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀VNA進(jìn)行測量，但傳統(tǒng)VNA一般尺寸較大。姜海濤介紹ADI的8端口矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀板卡級(jí)方案最大優(yōu)勢便是在緊湊的外形上，提供了10MHz～20GHz采樣頻率、-60dBm～10dBm不同信號(hào)電平范圍，可以無縫集成到各種射頻應(yīng)用的全面測試系統(tǒng)中，應(yīng)用于缺陷檢測和結(jié)構(gòu)分析相關(guān)的生產(chǎn)制造測試、多通道網(wǎng)絡(luò)分析及射頻特性測試等領(lǐng)域，并進(jìn)行多端口測量，極大地提高了測試效率。

該方案中采用了ADI最新的寬帶矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀模擬前端ADL5960作為核心器件，包括電阻雙向橋、下變頻混頻器、可編程IF放大器和濾波器以及高度靈活的本振接口。同時(shí)該方案利用AD9083 ADC實(shí)現(xiàn)一次16個(gè)信號(hào)的采樣，將35個(gè)以上的ADI器件組合，實(shí)現(xiàn)了多功能模塊化的設(shè)計(jì)。

一站式軟硬件服務(wù)，加速儀器儀表技術(shù)發(fā)展

綜合來看，ADI全面且先進(jìn)的測試分析方案各有特點(diǎn)，能夠滿足苛刻的應(yīng)用需求，姜海濤強(qiáng)調(diào)：“它們通通具備小型化和易于集成等特點(diǎn)，超低失真波形發(fā)生器和采集模塊與阻抗測量分析模塊便是其中的典型，8端口矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀如果客戶希望做功能的增減，我們同樣會(huì)配合客戶提供對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)服務(wù)，總結(jié)來說包括高壓SMU，我們的目標(biāo)是為客戶提供更有價(jià)值的一站式軟硬件服務(wù)?！?/p>

事實(shí)上，不止應(yīng)用于半導(dǎo)體自動(dòng)化測試，有線和無線通信技術(shù)、自動(dòng)駕駛汽車、儲(chǔ)能、AI/ML和云連接傳感器等技術(shù)的進(jìn)步有助于形成的物聯(lián)網(wǎng)等，也推動(dòng)了對(duì)更高集成度、更快、更精密測量功能的需求。作為電子信息產(chǎn)業(yè)的細(xì)分領(lǐng)域，測試測量是產(chǎn)業(yè)鏈的重要節(jié)點(diǎn)，上可帶動(dòng)通用芯片、電子元器件、基礎(chǔ)軟硬件等技術(shù)突破，下可輻射可再生能源、新能源汽車等與電子信息相關(guān)的熱門行業(yè)。相關(guān)行業(yè)媒體統(tǒng)計(jì)，2023年中國電子測試測量儀器行業(yè)市場規(guī)模擴(kuò)大至410.4億元人民幣，預(yù)計(jì)到2025年，全球電子測試測量儀器行業(yè)市場規(guī)模將增長至172.72億美元，為技術(shù)提供商帶來了新的機(jī)遇。

ADI一直扮演著連接模擬與數(shù)字世界的橋梁角色，在該領(lǐng)域具有天然的先發(fā)優(yōu)勢——從精密放大器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、電源管理、信號(hào)處理到射頻系統(tǒng)，ADI的產(chǎn)品和技術(shù)覆蓋了廣泛的領(lǐng)域，例如高壓SMU中高精度的ADC/DAC和極低的噪聲和失真，適用于需要極高準(zhǔn)確度的測量應(yīng)用；8端口矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀中的接口技術(shù)使得測試測量設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，滿足大數(shù)據(jù)量的應(yīng)用需求……

“面對(duì)日益擴(kuò)大的測試測量儀器行業(yè)，我們期待與合作伙伴們繼續(xù)攜手，利用ADI超高精度與高效小型化技術(shù)，開發(fā)下一代電子測試與測量解決方案，為全行業(yè)轉(zhuǎn)型提供精確助力并加速儀器儀表的未來發(fā)展?！苯雇?。