NI PXI 进行半导体检验作业 提升系统效能

 "透过 NI PXI 技术为架构的新平台，我们不仅保有量测的效能与精确度，并降低 3 倍的成本达到 10 倍的半导体检验速率。"——Ray Morgan, ON Semiconductor 

挑战:

 以低价位解决方案进行精确作业，并可透过软件与硬件轻松升级，且同时提升新款与旧款半导体产品的检验速率。

解决方案:
 模块化的 PXI 架构平台可使用最新的处理器技术，并以更低的价位提升 10 倍的半导体检验速度，以取代昂贵的独立测试设备。

更新测试系统以满足业务需求

 安森美半导体 (ON Semiconductor) 公司需要低价位的解决方案，以提升新产品的检验速率。为了能缩短评估循环时间并降低成本，我们必须开发精确的系统，并可因应将来需要，轻松透过软件与硬件进行升级。针对旧款的高速与金属闸 (metal gate) 产品，新系统必须能处理其通道数量，亦要能用于新款的高速电压准位编译器。

 在半导体技术所有突破时，某些昂贵的独立测试仪器可能随之报废。由于新一代的测试平台具有足够弹性，可跟上技术成长的步伐。因此我们要以最低成本取得可升级的效能，并能将之轻松整合至未来的应用。

 由于先前系统的量测速率受制于独立仪器的处理器速度，与完整测试的设定作业，因此其隐性成本即为测试作业所需的时间。即使我们使用最常见的软件平台，欲自动化测试作业，但是执行速度仍受限于系统内速度最慢的独立仪器。

 此外，我们必须针对测试系统的各个元件，降低其详细检验所需的成本，所以仪控成本亦成为问题之一。对独立仪器而言，亦必须提列额外成本以购买仪器可共享的备用元件，如仪器机箱、处理器，与电源供应器，以供不时之需。在仔细计算过后，我们甚至发现：若要以独立仪器达到模块化仪器平台的效能，则必须多花 3 ~ 5 倍的成本。

PXI 测试系统的新设计

 我们的平台可用于测试半导体装置的 AC 与 DC 参数。在此之前，我们必须使用多组独立高频宽示波器，跨 16 个通道执行 AC 参数的检验作业。在 PXI 平台架构下，我们花费 20,000 美金购买 1 组 NI PXI-5154 - 1 GHz 示波器、2 组 NI PXI-2547 - 8x1 多工器，与所需的探针；即取代了 4 组 1GHz 示波器超过 60,000 美金的采购成本。在获得量测效能与精确度的同时，我们更省下 3 倍的成本。除了节省成本之外，新平台更可达到先前测试作业的 10 倍速度。

 在自动化测试系统中使用独立仪器时，我们必须考虑 2 个主要变量：仪器之间相异的处理器速度，与连接所有仪器的总线速度。许多系统均以目前最常见的 GPIB 界面为架构。而模块化仪器是以 PCI 背板为架构，可提升现有系统的传输率，且若必须提升系统以因应未来的需求，仅需购买配备最新处理器的 PXI 控制器，即可完成系统升级。

 解决 PXI 的移植难题

 要将系统移植到 PXI 平台，必须解决多个难题，包含受测装置的连结作业。若透过 4 组独立示波器，我们可针对单一受测装置，同步连接并中断所有通道。而大多数的独立示波器，均具备 1 组 50 Ω 与 1 组高阻抗 (1 MΩ) 的端点。

 而双通道示波器的难题在于，受测装置每次仅能中断 2 组高阻抗或 50欧姆的讯号，而装置上的其他讯号只能处于不受中断的状态。此平台需要连结功能的解决方案，以低电容负载进行高频宽的量测 – 此特性往往与独立高速示波器 (Oscilloscope) 的主动式探针 (Active probe) 相关，而示波器 (Digitizer) 均未提供此功能。

 系统整合了由高阻抗启动的主动式探针与探针电源供应器，不需降低输入或输出的负载，即可针对受测装置进行取样，并适时关闭所有通道。在此产业中，大多数半导体产品均可透过此方式检验 AC 的时序特性。而 PXI 架构的模块化功能，可让我们因应持续提升的半导体效能与速度，并可迅速修改测试平台以满足多变的量测需求。

 此外，我们针对仪器所建立的软件界面，可让工程师迅速熟悉并使用相关功能。我们同时导入 Systems Integration Plus Inc. (SPI Inc.)的服务而解决相关难题；SPI 公司属于 NI 联盟伙伴 (Alliance Partner) 的成员之一，位于亚利桑纳州的 Scottsdale。该公司亦开发LabVIEW VI 或使用者界面中的子常式 (Subroutine)，以进行测试作业。

 大多数的测试工程师，均期待能够旋转示波器上的旋钮。而虚拟仪控平台的示波器差异在于，所有旋钮仅需轻点鼠标即可动作。大多数的 PXI 仪器制造商均提供软件人机界面，借以重现独立仪器上的硬件前端。而我们使用 LabVIEW VI 替代了此想法，并让我们针对应用，客制化使用者界面与量测常式。透过此方式，我们新一代的测试平台可将系统负载降至最低，并缩短熟悉界面所需的时间。

 设立检验测试作业的新设计标准

 PXI 平台为半导体设计的检验作业设立的新标准，并突破了先前测试方式的诸多限制。透过 NI PXI 技术为架构的新平台，我们不仅保有量测的效能与精确度，并降低 3 倍的成本达到 10 倍的半导体检验速率。我们亦减少了测试系统的 PCB 脚位数量，可省下更多的空间。归功于模块化的 PXI 架构仪器，我们现在可获得更高的效能。针对半导体检验作业常见的 AC 效能参数，PXI 可进行更精确的量测作业。