半導體這兩年十分熱鬧，并購案一個比一個大，加上中國政府對于半導體產業的政策和資金扶持，半導體業的競爭應該會越發白熱化。而圍繞著半導體業的整個生態系統也因為半導體產業的繁榮而風生水起，例如半導體測試。在近日舉辦的PXI PAC 2015上，NI自動化測試產品市場經理陳宇睿先生特別向記者介紹了NI在半導體測試上的飛躍：NI正把自己的PXI方案從半導體特征性分析拓展到半導體產線測試。
據陳宇睿先生介紹，NI 是第一家將 PXI 導入于測試機 (Tester)的廠商，藉由單一系統，客戶得以從研發端的特征性分析到產線端的量產應用，皆在 PXI 平臺上一次完成。而 NI 半導體測試系統 (Semiconductor Test System，簡稱 STS) 系列便是基于此，協助客戶優化成本效益、大幅簡化建立數據關聯的程序，進而縮短上市時間。PXI機箱和控制器、PXI RF產品及模塊化儀器、NI LabVIEW (圖形化編程軟件) 及NI TestStand (測試管理軟件)都能用于包括特征性分析和產線測試在內的半導體測試;針對產線測試，NI還特別推出了半導體測試系統STS，它是基于PXI平臺建立的，兼容標準化Docking和線纜接口，ATE標準彈簧針接口 ( Pogo Pin Loadboard interface)，方便與Handler/Prober集成，標準測試數據文件(STDF)生成，提供系統校準等功能。在PXI平臺上，業界首款基于PCIe Gen3技術的混合插槽PXI機箱PXIe-1085 24 GB/s機箱，就可用于多site半導體測試。NI半導體測試系統的核心組件包括源測量單元 (SMU)和可編程電源、高密度矩陣開關和高速數字I/O，專用組件有混合信號儀器和RF儀器。
特征性分析
在特征性分析時，傳統方式是采用儀器堆疊，但是當測試項增加時，就比較困難。NI特征性分析解決方案在國內有很好的應用，偏向前期設計階段的電源、門流等，而且體積小。
陳宇睿先生介紹了三個典型案例。
高通使用NI基于PXI的矢量信號收發器(VST)進行WLAN協議測試，與傳統設備相比，將測試速度提升了200倍，大大提高了測試覆蓋率。
被RFMD以16億美元收購的TriQuint，在GSM、EDGE、WCDMA測試中，通過采用NI PXI，能夠將新組件的特征化時間從兩周縮短為大約一天。
高性能模塊化儀器可以滿足多樣的測試需求，ST Ericsson的工程師表示：“NI最新的PXIe-5665矢量信號分析儀提供了ST Ericsson 特征化實驗室進行3GPP RF IC設計驗證所需的高性能和準確度。相對我們先前的臺式儀器解決方案，NI的解決方案幫助我們縮減了系統成本和物理尺寸，同時增加了系統靈活性。”
產線測試
采用NI產線測試方案最大的好處在于數據關聯性。“半導體參數很多，在升級時，測試環境可能要重新搭建。傳統儀器與ATE之間數據關聯十分讓人頭疼，PXI解決了這個問題，芯片從特征性分析到量產都使用同一個測試平臺，這是之前行業做不到的，而NI做到了。”陳宇睿先生再次強調了NI與ATE相比的優勢：“傳統的ATE系統專注于數字方面，往往因為注重效率而變得非常龐大，對于越來越多模擬和射頻信號較多的芯片，需要昂貴的工具重組，因為一代測試系統會變得過時或者不能滿足新的測試需求。但是STS具有PXI與生俱來的開放架構，能夠幫助客戶保持原有投資，并在此基礎上建立，而不是拋棄。STS 具有開放式的模塊化架構，可協助工程師運用先進的 PXI 儀器。這對 RF 和混合信號測試而言尤其重要，因為傳統 ATE 的測試范圍通常很難滿足最新半導體技術的需求。”
STS本質上就是PXI，特點是把接口接出來，再與handler的連接。當然，財力和技術實力雄厚的客戶也可以自己開發測試方案，但是這樣需要一整個團隊在背后支持和維護，對于一般半導體公司采用PXI是更好的選擇。
NI與競爭對手相比的另一關鍵優勢在于軟件，在半導體測試上NI不僅僅提供了LabVIEW(其主要用于控制程序)，還借鑒其在自動化測試行業的經驗和優勢在NI TestStand測試管理軟件基礎上，加入了TSM(TestStand Semiconductor Module)軟件用于專門為半導體測試作了優化，使得數據關聯、提升并行測試效率更加容易。并可以輸出標準的STDF的文件格式。
被ADI收購的知名微波公司Hittite，也將NI PXI用于RFIC產線測試中。使用VST和儀器驅動的FPGA擴展，得到了30倍測試速度的提升，同時提高了測試覆蓋面。
ADI公司大批量MEMS生產測試也采用了NI PXI。我們知道ADI公司的產品以高精度和高質量著稱，他們都愿意用PXI取代之前的ATE，證明NI PXI在產線測試上的實力。據悉，ADI MEMS 產線測試基于PXI設備加LabVIEW，實現與特征性分析階段的數據相關性。成本是傳統方案的1/11,能耗是原來的1/16，PXI 架構的 ATE 新系統，讓 ADI 大幅節省廠房空間。
另一個半導體生產的案例來自IDT，基于PXI的STS系統的優勢在于節省成本，標準110 V連接，多設備之間的標準化，淘汰舊設備的緩解，高性能測試，能夠為將來的需求而擴展。
NI STS才面世一年，就布局于全球多家領先半導體公司。為什么會應用得如此之快呢?陳宇睿先生表示：“在 STS 推出之前， NI 花了很多時間和先期使用者反復討論，不停地接收使用者的反饋，例如我們會把原型機放在芯片原廠中獲得第一手反饋數據。如今先期使用者也證實了 STS 有助于降低生產成本、提高產能，而且還可以透過相同的硬件和軟件工具，同時執行特性測試與生產作業，這樣一來即可更快建立數據關聯并縮短上市時間。”
雖然不方便透露名字，但是陳宇睿先生還是透露，NI與全球專門的封測大廠在STS導入中都有深入合作。當然，ATE有其傳統優勢，NI目前主要定位于少量多樣的市場。此外，由于模擬和混合信號是NI的優勢，目前，NI半導體產線測試主要集中在模擬和無線IC上，還不會涉足測試管腳眾多的數字芯片。
PXI為各行各業的測試都帶來的革命，半導體行業也不例外，而這場變革才剛剛開始，我們也期待明年的PXI PAC上看到更多應用案例。