迈来芯公司基于NI PXI 平台实现了IC特性分析测试的全球标准化。迈来芯专家撰文详细介绍了项目思路及实现用的工具。

除了迈来芯，NI的半导体测试解决方案还帮助了安森美、英飞凌、高通、英特尔、博通等公司实现测试创新。

以下是迈来芯专家撰写的技术文章，全面地讲述了项目挑战、项目实现方案及用到的测试工具。

作者信息：

Christian Paintz - Melexis GmbH:Characterization Competency Center Manager

Nicolas Simonne - Melexis Bulgaria Ltd:Test Competency Center Manager

项目挑战

部署标准化的全球IC验证测试策略，从而提高测试的一致性，扩大测试覆盖范围，并提供更有效的统计分析结果，帮助Melexis加快产品上市速度，并缩短产品验证、确认和特性分析的时间，同时提高产品质量。

解决方案

我们将PXI平台广泛应用到我们的研发中心，并组建了全球PXI champion团队，从而在全球范围内建立标准的验证流程，得益于此，我们提高了测试覆盖率，增强了分析能力，同时提高了产品质量，这是传统机架式和台式仪器无法比拟的。

迈来芯(Melexis)是一家全球微电子半导体供应商，也是为电机控制、汽车网络、无线通信和传感系统提供混合信号（模拟和数字）IC的主要供应商之一。

我们生产IC已有二十多年了。我们全球研发团队每年都致力于生产数十种新型智能IC和传感器组件。自1988年在比利时成立公司以来，我们已在14个国家/地区拥有1,100多名员工。

将创新产品安全地生产出来以及按时交货对于迈来芯及客户的共同成功至关重要。为了实现这一目标，迈来芯全球各团队通力协作，不断推动技术突破。

IC特性分析和验证

特性分析系统以及PXI系统和DUT的接口板细节图

迈来芯特性分析系统正在不同温度下进行测试图

我们的产品广泛应用于汽车行业，而众所周知，汽车行业要求必须保证产品零缺陷。这意味着所有组件、子组件和IC的制造和交付均应无任何缺陷。

为了满足这一要求以及维护我们在汽车行业的品牌信誉，同时结合我们在对汽车和卡车所需的高质量A/D IC和传感器组件的工程和测试经验，我们对IC特性分析仪器提出了很高的要求和标准。为了进一步推动公司的发展，我们希望提高统计分析的质量，以证明我们的产品是完美无缺的，同时也希望可以在所有设施上实施相同的测试质量标准。

我们的IC需要在汽车-40至150°C的温度环境内运行。在迈来芯，我们需要根据多种标准在整个温度范围内进行验证。而且我们的混合信号IC多种多样，包括MEMS、致动器、磁性和压力传感器，这不仅增加了复杂性，也增加验证、验证和特性分析测试的负担。

我们以前的特性分析系统由来自不同供应商的台式仪器堆叠而成。而且全球不同开发和测试站点采用的测试系统也可能各不相同。

部署真正的全球标准化特性分析平台

PXI champion正在使用LabVIEW和PXI系统来分析产品特性

正在进行特性分析的产品，PXI系统位于负载板下方

我们希望对全球不同站点的特性分析过程进行标准化，并持续进行优化，以提高特性分析的质量。此外，通过标准化，我们还减少了测试时间，这可以帮助我们对更多样品进行特性分析，从而进一步提高统计分析的质量，甚至有助于缩短产品上市时间。

由于所有站点之间没有一个标准的特性分析平台，因此我们决定循序渐进，先在验证等阶段进行试点，确保所选择的测试仪器选择符合我们的目标。

我们的一个目标是使用相同的特性分析设备来为客户测试试生产样品和首样。该设备应能够为特性分析和试生产测试提供足够高的吞吐量和准确性。

使用PXI平台进行试生产测试可让测试工程师专注于认证和生产测试解决方案，从而缩短了工业化时间/产品上市时间。

另一个目标是提供一种测试解决方案，以从研发IC验证和特性分析平稳过渡到工业化和生产测试。

基于这些需求，我们认为NI PXI平台可以为我们带来三个主要优势：

① 提高特性分析的质量。我们可以测试更大量的统计数据/样本，从而尽可能发现并修正产品中的所有设计错误

② 我们可以利用高度集成的模块化平台来缩短特性分析所需的时间。

③ 将特性分析系统应用到试生产测试/专注于生产测试

NI PXI平台提供了更高的测量精度、更短的设置时间以及更高的测试吞吐量，而且各站点特性分析步骤之间可进行比较，所有这些都有助于提高特性分析的质量。这也使我们确信PXI平台是最适合我们的选择。

PXI Champion

与NI销售代表探讨过后，我们开始了一个为期六个月的试点项目，其中使用了两个完全相同的PXI系统配置。我们的标准PXI系统在PXIe-1085机箱中容纳了一个PXIe-8840控制器、两个PXIe-4112可编程电源、两个PXI-4071/81数字万用表、一个PXI-6509数字I/O模块，一个PXIe-4143 SMU和一个PXIe-6555（PPMU） 高速数字I/O模块。

机箱尺寸为19英寸，而且还提供了额外的连接组件来连接定制接口板，以便连接DUT。我们还使用LabVIEW软件来构建测试序列。在迈来芯的这个应用中，相对于TestStand软件提供的自动化功能，我们更喜欢LabVIEW的灵活性。我们计划在试生产测试中对TestStand进行更详细的评估。

在此方法中，一个非常重要的因素是一致性。由于每个应用和产品各不相同，我们往往会习惯性地添加模块或自行编写软件来快速解决问题，而不会去咨询用户的意见或考虑流程的标准化。

这也就是我们为什么组建PXI champion团队的原因。PXI champion是指接受过LabVIEW开发环境培训，并且对PXI架构、仪器和测试要求有深入了解的工程师。

PXI champion能够使用PXI系统和LabVIEW（=软件框架）来开发测试例程，以验证其用途以及系统是否符合预期。PXI champion还会举行内部电话会议，以使每个人都了解软件框架的最新进展和讨论结果。我们还让NI参与到我们软件平台的代码审查，以确保与行业最新实践保持一致，并讨论了PXI Champion Team发现的一些常见问题的解决方案选项。

试点期结束后，迈来芯开发经理认为试点项目获得了成功。之后便启动了一个投资周期，目标是为每个特性分析工程师提供标准的迈来芯PXI系统配置。

现在每个站点都拥有自己的PXI champion，他们负责为其他工程师解惑，收集用户反馈并培训用户，并与我们的全球PXI委员会互动，以对软件框架实施变更，同时交流想法和分享反馈意见。

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PXI在特性分析中的优势

在进行标准化之前，我们的特性分析实验室使用了一系列专用台式仪器，例如波形发生器、电源、数字pattern发生器和源测量单元(SMU)，所有仪器均通过GPIB连接。在实现基本的自动化后，我们很快就看到GPIB通信帮助我们缩短了测试时间。

此外，随着测量和测试要求的变化，系统设置、布线和配置也需要随之更改。这会占用大量时间，而且无法提高测量的可重复性。PXI模块化仪器的最大优势在于，我们可以在同一设备上进行一次又一次的测量。我们设计了一个可编程的PXI负载板，通过一个总线系统将引脚连接到PXI通道。我们可以使用负载板来同时分析多达四个IC的特性，具体取决于IC的引脚数。我们还可以通过自动化程序，自动执行某个温度范围内各种测试条件下绝大多数的特性分析测试。效率明显提高了。

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统计分析方面的改进

使用以前的台式系统，我们只能测试数量非常有限的样品（最多10个）。而使用基于PXI的特性分析测试系统，虽然我们花费了大约相同的时间来开发LabVIEW例程，但是之后我们可以对数十个样品进行特性分析，对数百个零件进行试生产测试。

尽管开发时间差不多，但开发完成之后，就可以通过自动化来测试更多样品。这有助于提高统计分析的质量，从而提供更高的准确性。此外，得益于可复用的标准化平台，下一代IC的设计和开发时间也将大大减少。

结论

我们现在仍在学习和摸索中。现在使用新旧平台的开发时间差不多，我们希望在不久的将来可以进一步缩短开发时间。我们需要学习PXI，PXI Champion团队可以帮助我们制定框架。我们还改进了内部自研的驱动程序，并开发了许多标准测量程序（CAN、LIN等的特性分析）。这些测量程序开发完成后，特性分析就变得容易了。

我们在全球的所有新项目和开发都使用NI PXI平台进行特性分析。所有的团队都在使用PXI和LabVIEW，开发速度都提高了。此外，我们也正使用PXI进行所有的概念验证，这可能需要1-2年的时间。

我们还可以执行试生产测试，每小时可验证多达80个IC，每次最多可同时验证4个IC。基于PXI平台，我们还计划利用特性分析平台的自动化测量功能，来进行试生产测试。由于生产的目标是按时向客户交付产品以及创造业务价值，所以我们不需要更换平台，反而使用PXI进行预测试有助于缩短产品上市时间。

如果所有后期部署计划都顺利完成并达到了我们的目标，也就是说如果证明PXI平台可以提高特性分析质量并加速我们的验证和工业化过程，我们会考虑下一步将NI基于PXI的半导体测试系统 (STS) 部署到我们的生产车间。

关键词:迈来芯 NI PXI平台 ​IC​特性​分析​测试​

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来 源：恩艾在您身边

编辑：清风

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