半導體行業(yè)正贏來下一個風口：下一代無線通信演進的前沿，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……這些也都使得半導體測試的作用日益舉足輕重。“半導體測試一直是NI的戰(zhàn)略性重點領(lǐng)域，憑借基于平臺的方法， NI的半導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，此外更適應緊張的市場周期。”美國國家儀器(National Instruments, 以下簡稱“NI”)CEO Alex Davern認為NI的半導體測試方案在業(yè)界有自己的獨特定位。事實上，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半導體測試方案亮相SEMICON CHINA 2018吸引眾人關(guān)注，半導體測試熱持續(xù)高漲。
聚焦半導體測試，NI 大中華區(qū)半導體市場開發(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，從實驗室特征分析到量產(chǎn)測試的無縫銜接;第二，就是保持行業(yè)先進性，一方面是指對5G NR，毫米波等新標準、新技術(shù)的進一步支持，另一方面也是指對測試領(lǐng)先性的與時俱進，例如利用人工智能優(yōu)化半導體測試效率;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、可擴展，能夠適應新的標準和協(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半導體測試方案正是其中之一。
圖2. NI 大中華區(qū)半導體市場開發(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，彈性貫穿實驗室到量產(chǎn)測試的NI STS闖出自己的“藍海”
無縫銜接實驗室特征分析到量產(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，也就是標準的測試機已經(jīng)在全球部署超過500臺，”潘建安強調(diào)。眾所周知，過去半導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”一片藍海，在短短幾年內(nèi)得到大范圍認可，NI STS必須有自己的獨到之處：
第一，測試成本：測試成本不僅是購買測試設(shè)備的金額，還包括客戶的維護成本，傳統(tǒng)ATE設(shè)備的高復雜性帶來高昂的維護成本。而作為一個開放的業(yè)界標準，PXI平臺是NI開發(fā)其所有測試系統(tǒng)的基礎(chǔ)，此外，由于在實驗室和量產(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用實驗室中的代碼，提升半導體測試效率，降低測試成本的關(guān)鍵;
第二，測試并行性：搭載FPGA加速運算，通過PXI的模組化特性搭配NI TestStand軟件進行自動排程的NI半導體測試方案，不僅可以在更短的時間之內(nèi)完成更多的測試項目，實現(xiàn)Multi-site并行測試更不在話下。
第三，可擴展性：據(jù)潘建安介紹，客戶在實驗室測試中一般使用NI的PXI平臺，NI將儀表整合其中就構(gòu)成了適合量產(chǎn)測試的標準測試機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的半導體測試方案可以從PXI平臺靈活擴展到NI STS系統(tǒng)。
保持先進性，NI半導體測試方案始終“向前一步”兼容5G、毫米波等
打通實驗室到量產(chǎn)測試，兼容更多前沿技術(shù)也成為半導體測試進階的重中之重。眾所周知，半導體技術(shù)的發(fā)展可以說是各類前沿應用落地的關(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標準的第一稿，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體測試方案
對應毫米波應用，NI毫米波系統(tǒng)可利用靈活可擴展的模塊化儀器加速從基帶到射頻前端的原型驗證及測試系統(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大的軟件，支持高達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擴展到MIMO。
攜生態(tài)力量攻堅半導體測試領(lǐng)域，NI認為軟件在測試系統(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也會通過像博達微(PDA)這樣的生態(tài)伙伴，來合作拓展我們在實驗室里的晶圓測試能力。”潘建安認為NI始終是在攜生態(tài)力量來攻堅半導體測試領(lǐng)域的各項挑戰(zhàn)。
“博達微應該說是一個將人工智能(AI)應用在半導體領(lǐng)域的公司，”博達微CEO李嚴峰認為，“ 應用的模式就是讓測試更快、更準、更強大。”在半導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)的應用機器學習的半導體參數(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. 博達微最新基于機器學習的半導體參數(shù)化測試產(chǎn)品FS380-Pro亮相NI SEMICON展位。
盡管目前是集中在實驗室的參數(shù)化測試，李嚴峰直言“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，“回歸半導體測試的本質(zhì)，我們跟NI的理念是極其一致的”，李嚴峰認為，“首要就是快，測試時間的減少直接關(guān)聯(lián)到測試成本的進一步降低;第二點就是靈活，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跟博達微的合作，正是看重他們的算法優(yōu)勢。其實，NI在測試機上也同樣越來越側(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“翱捷科技認為這也是LabVIEW及TestStand的易用性帶給工程師的便利。
事實上，追溯根源，早在2014年推出STS之前， NI的半導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準化的需求，因此我們決定使用雙軌并進的戰(zhàn)略，既提供開放的PXI平臺，又提供標準的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。”