如何有效應對MCU測試驗證開發(fā)中的難點 — 車規(guī)MCU適用

近年來國產(chǎn)廠商積極布局各系列MCU產(chǎn)品線，開始逐漸在特定細分領域實現(xiàn)突破。而最近兩年來下游需求強勁，供應端卻吃緊，國內(nèi)設計公司面臨著極大的Time to Market的時間壓力，高端領域的MCU對質量的訴求也極高。如何高效地進行測試開發(fā)，快速定位芯片失效問題并進行質量把控，是MCU芯片廠商急切希望解決的問題。

其中車規(guī)MCU方面，與消費級、工業(yè)級芯片相比，其行業(yè)認證難度大、周期長，例如可靠性相關的AEC-Q 100以及汽車功能安全驗證相關的ISO26262等，因而對測試的要求更加嚴苛。研發(fā)實驗室不僅需要解決產(chǎn)品復雜度變高、驗證項目增多等挑戰(zhàn)，更要解決如何用標準易用的工具完成對測試數(shù)據(jù)的收集、分析和合規(guī)評審，如何實現(xiàn)Design Spec需求跟蹤與覆蓋，做到需求可閉環(huán)、可追溯。

難點與挑戰(zhàn)

MCU測試對自動化要求極高

對于MCU芯片來說進行大而全的Full Characterization 的全覆蓋的測試是進行失效暴露和定位的有效手段。MCU相對于其他類型的芯片在測試上有特別的需求點：

內(nèi)部功能模塊多

測試用例多

每個測試用例都需要對大部分引腳進行遍歷

因此對于芯片F(xiàn)ull Characterization的測試來說，現(xiàn)在絕大多數(shù)芯片設計公司都希望用一種高效的自動化測試方案。但由于沒有合適的軟硬件工具，編寫和維護測試用都需要大量的手動操作，并且不同外設都是由不同工程師開發(fā)，如何有效進行測試用例自動化組織也是一大難題。如果不能夠進行高效地全引腳全測試用例遍歷，將會耗費大量的人工時間，拖慢整個芯片開發(fā)的周期。

MCU測試在特定的應用場景下需要深度的軟硬件定制開發(fā)

以MCU數(shù)字通信接口測試為例，經(jīng)常會在特定應用場景下遇到非標準通信協(xié)議的支持，通常設計公司工程師會自己定制MCU/FPGA測試板對這些非標協(xié)議進行測試，這樣耗費了大量工程師時間進行專用測試板的開發(fā)，而這本非芯片測試的主要目的。

以智能電表類的MCU為例，其應用場景需要監(jiān)測三相交流電，因此對引腳之間的同步性能要求較高，而這對于測試設備來說，不同儀表的高精度測試性能和低延遲同步能力要求也較高。

MCU測試對于數(shù)據(jù)分析的處理能力要求極高

以車規(guī)應用為例，車規(guī)MCU芯片對于Spec的卡控要求很高，基于AECQ100的質量訴求均要求車規(guī)芯片達到0 DPPM，因此在進行車規(guī)MCU測試的時候需要反復進行數(shù)據(jù)分析，從而對Test Limit、對測試項進行調(diào)整分析，并快速定位Failure Pattern進行研發(fā)改進。而目前絕大多數(shù)實驗室的數(shù)據(jù)分析都是工程師通過大量的手動excel分析，如何對大量的數(shù)據(jù)進行管理和多維度靈活變化（不同測試程序、不同測試硬件、不同溫度、工藝、電壓、激勵條件等等）則顯得非常困難。

MCU測試需要多個團隊協(xié)作配合完成

MCU本身測試開發(fā)經(jīng)常將不同測試項分配給不同工程師，在數(shù)據(jù)分析處理上也包含研發(fā)工程師、產(chǎn)品工程師、測試工程師、質量工程師等不同角色的配合。不同工程師的經(jīng)驗不同，導致測試開發(fā)的質量和對芯片的理解存在偏差，組合起來的測試方案和對問題的追溯往往需要大量的聯(lián)合調(diào)試反復溝通確認，導致了大量時間和人力的浪費。業(yè)界都期望有高效的工具縮短整個產(chǎn)品和測試開發(fā)的時間。

解決方案

孤波基于對MCU測試的深度理解給上述的痛點和問題提出了解決方案。孤波的MCU測試方案是由高度可配置化、高效自動化執(zhí)行的軟件和可定制的硬件方案組成，結合孤波業(yè)界領先理念的研發(fā)測試協(xié)同軟件OneTest及OneData，更可快速達到上述的目標。

基于測試用例IP化管理、可支持不同硬件快速添加的測試開發(fā)執(zhí)行軟件OneTest

孤波的OneTest研發(fā)測試協(xié)作開發(fā)工具能極大地提高開發(fā)效率和MCU自動化程度。OneTest以產(chǎn)品Spec為驅動，支持研發(fā)測試計劃導入，可將不同儀器設備（包括自定義測試板）快速添加，單個測試用例的深度調(diào)試，并且基于測試用例IP化的思想可將測試用例進行有效組織實現(xiàn)自動化序列構建，并且這些測試用例IP可復用到不同MCU外設和不同項目中。

基于OneTest的平臺特性，工程師將MCU設計公司現(xiàn)有不同廠商的儀器利用統(tǒng)一定義的驅動API控制，并且抽象出其多個產(chǎn)品線通用的標準化測試方法IP。工程師可以在OneTest中調(diào)用任意的測試方法，并且組合任意的參數(shù)掃描組合，甚至是溫箱的溫度控制序列，在5分鐘內(nèi)就能完成一次參數(shù)遍歷所需要的配置。

OneTest特性參數(shù)掃描圖形化顯示

調(diào)試器如J-link、測試板如自制單片機板抽象均可添加到OneTest的儀器種類中。在此基礎上，OneTest測試流可以控制自動化的MCU固件加載和燒寫，結合客戶固件源碼的版本控制策略，實現(xiàn)了芯片回歸測試過程。

針對特定應用而開發(fā)的硬件方案

在MCU Power（電源類）測試中，工程師以往受儀器功能和對儀器使用熟悉程度的限制，對復雜上電條件的測試用例覆蓋率不足。我們基于多個儀器間共享時基、路由采集事件信號作觸發(fā)的方式，實現(xiàn)多引腳的同步、不同斜率、可自定波形的電源上電和實時電壓電流測量。

兩路不同斜率上電，同時采集三路電壓

類似地，我們利用共享時鐘和觸發(fā)的方式，結合對測試引擎并行度的設計優(yōu)化，為不同并行度設計的儀器提供了統(tǒng)一的并行執(zhí)行度。

在數(shù)字和串口通訊應用上，孤波與儀器廠商合作重新定制了數(shù)字總線儀器的FPGA IP，向待測MCU芯片提供了基于邊沿采樣的儀器數(shù)字從機接口。這使得MCU作串口通訊主機的驗證，不再需要客戶自行定制FPGA或單片機程序實現(xiàn)。實時獲取MCU串口發(fā)送數(shù)據(jù)流并進行交互后，儀器還可定制對特定時序和指令的應答，支持了非標協(xié)議從機的快速原型和測試接口實現(xiàn)。

定制數(shù)字通信從機原型

高效的數(shù)據(jù)分析和處理

在新一版的芯片開始調(diào)試時，以往每個工程師拿到自己的測試數(shù)據(jù)后，會分別制成表格再收集進行評審?，F(xiàn)在工程師可利用孤波OneData數(shù)據(jù)分析工具，構建快速實驗室數(shù)據(jù)管理和報表分析。工程師可輕松在數(shù)據(jù)工具上進行多維度數(shù)據(jù)處理，從而快速觀察產(chǎn)品PVT趨勢，不同測試之間差異。針對大批量的數(shù)據(jù)處理，更可幫助工程師快速向研發(fā)端提供失效模型分析和數(shù)據(jù)溯源，指導產(chǎn)品設計迭代和工藝檢查。

利用OneData檢視查找數(shù)據(jù)異常峰值

孤波的MCU測試方案建立在與MCU廠商實際工作落地執(zhí)行中的認知與洞察基礎上，并深度結合了業(yè)界領先理念的基于數(shù)據(jù)與軟件平臺基建的方式，使得客戶在研發(fā)測試各個環(huán)節(jié)中的效率與質量大大提高。

來源：孤波科技

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審核編輯 黃宇