利用測試排序儀器降低測試成本

　　越來越小的利潤空間正驅(qū)使元器件制造商降低生產(chǎn)成本，包括測試成本在內(nèi)。采用具有嵌入式測試排序器的儀器會起到作用。為了采取更有效的測試手段來提高利潤空間，制造商要考慮新的測試范例以及構(gòu)建測試系統(tǒng)的方法。在許多情況下，可以利用新的測試技術(shù)和儀器降低系統(tǒng)及測試操作成本，改善現(xiàn)有測試臺的性能。新一代具有先進(jìn)的嵌入式測試排序器和數(shù)據(jù)通信能力的SMU(源測量單元)能夠?qū)崿F(xiàn)這一點(diǎn)。

　　SMU具有的這些功能容許建立緊湊并且經(jīng)濟(jì)的系統(tǒng)，進(jìn)行快速的多通道元器件測試。隨著測試要求的改變，它們也具備很高的靈活性，可以快速和方便的加以修改。采用這些儀器設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可以在生產(chǎn)周期中更早地承擔(dān)更多的測試任務(wù)，并幫助降低生產(chǎn)線末端測試的高昂成本。

　　典型的測量要求

　　首先，創(chuàng)建適合不同元器件制造商需要的基于儀器的系統(tǒng)看起來不切實(shí)際。DUT(被測器件)可能是簡單的2引腳或4引腳器件，如二極管、 LED或三極管。這些測試都需要非常簡單的源測量程序,要具備快速的瞬時(shí)響應(yīng)，以在兩個(gè)通道上生成精確的I-V曲線。由于元器件操控的速度很快(某些情況下達(dá)到每部件小于100毫秒)，因而儀器速度至關(guān)重要。

　　對于像電阻和RC網(wǎng)絡(luò)、多引腳瞬態(tài)電壓抑制器、EMI濾波陣列這樣的元器件，在一個(gè)陣列獲得通過之前，所有的單個(gè)元器件都必須通過測試。因此，需要并行的多通道測試以實(shí)現(xiàn)高的吞吐量。

　　隨著元器件復(fù)雜性的增加，測試和通道的數(shù)量也需要增加。對于半導(dǎo)體器件，測試設(shè)備應(yīng)該能夠適合晶圓級測試，因?yàn)榉庋b成本高昂。在生產(chǎn)的初級階段，需要在納安級別對各種復(fù)雜低功率器件的靜態(tài)和泄漏電流進(jìn)行測量。此外，需要對晶圓上的所有DUT進(jìn)行簡單的直流測量以檢查基本功能。因?yàn)槊恳粋€(gè)晶圓存在成千上萬個(gè)的DUT，所以必須采用快速多通道的測試。

　　在所有這些元器件生產(chǎn)的過程中，一種常見需要就是利用一組重復(fù)的測試序列向DUT施加電壓或電流，測量其響應(yīng)，將測量結(jié)果與可接受的極限進(jìn)行比較，并作出合格/不合格決策。SMU的基本設(shè)計(jì)使它們非常適合于這類測試。然而，生產(chǎn)測試工程師需要仔細(xì)考慮儀器和測試系統(tǒng)架構(gòu)中的差異，以針對當(dāng)前的任務(wù)選擇最佳的測試儀器，并設(shè)法預(yù)測將來的測試需要。

　　對于多DUT測試或?qū)Ω鼜?fù)雜器件的多通道測試，要采用并行通道的I-V系統(tǒng)來提高測試吞吐量。盡管如此，測試速度可能仍然受限于儀器、應(yīng)用程序或DUT穩(wěn)定時(shí)間?，F(xiàn)有并行通道系統(tǒng)的限制包括連續(xù)通道跳躍(即不能同時(shí)對所有并行通道進(jìn)行測量)、測量量程變化的速度慢以及數(shù)據(jù)通信速度低。

　　可擴(kuò)展多通道系統(tǒng)針對更為復(fù)雜的元器件和測試場景進(jìn)行設(shè)計(jì)。它們常常包括針對各種測試功能的不同儀器。SMU常常是一個(gè)核心組件，寬帶儀器(信號發(fā)生器、示波器、頻譜分析儀等)往往在外部添加。兩種最為常見的架構(gòu)是集成的功能測試儀和具有開放API(應(yīng)用編程接口)儀器的I-V測試系統(tǒng)。

　　開放API意味著要把獨(dú)立儀器安裝到定制的測試系統(tǒng)之中，這通常通過用戶或系統(tǒng)集成商實(shí)現(xiàn)。比較而言，功能或參數(shù)測試儀是一種完全預(yù)裝 (交鑰匙)的系統(tǒng)，其中的大多數(shù)硬件和軟件集成已經(jīng)在交付使用之前為用戶做好了。這種系統(tǒng)的缺點(diǎn)是成本比較高。開放API系統(tǒng)為用戶和系統(tǒng)集成商提供了高度靈活的解決方案，具有實(shí)現(xiàn)更低成本的潛力。

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　　圖1：基于TSP的多SMU測試系統(tǒng)

　　采用最新SMU獲得更高的吞吐量

　　測試夾具被加載后，大多數(shù)測試時(shí)間都是由下列時(shí)間段消耗：

　　1.信號源應(yīng)用，包括電壓或電流瞬態(tài);

　　2.DUT穩(wěn)定時(shí)間;

　　3.測量，在需要時(shí)變更量程;

　　4.觸發(fā)延遲;

　　5.數(shù)據(jù)通信;

　　6.程序執(zhí)行，包括合格/不合格及裝箱決策;

　　7.測試夾具移動(dòng)和/或電氣切換時(shí)間。

　　通過將獨(dú)立的儀器轉(zhuǎn)換到集成的SMU測試系統(tǒng)，縮短了獨(dú)立儀器與PC控制器之間的觸發(fā)延遲和數(shù)據(jù)通信時(shí)間。一些SMU具備的程序存儲器可以運(yùn)行高達(dá)100項(xiàng)的預(yù)定義測試，能利用或不用PC進(jìn)行極限比較、執(zhí)行條件程序分支等工作。這就減少了較慢的GPIB流量和PC的延遲時(shí)間。