邁來芯公司基于NI PXI 平臺實現(xiàn)了IC特性分析測試的全球標準化。邁來芯專家撰文詳細介紹了項目思路及實現(xiàn)用的工具。

除了邁來芯，NI的半導體測試解決方案還幫助了安森美、英飛凌、高通、英特爾、博通等公司實現(xiàn)測試創(chuàng)新。

以下是邁來芯專家撰寫的技術文章，全面地講述了項目挑戰(zhàn)、項目實現(xiàn)方案及用到的測試工具。

作者信息：

Christian Paintz - Melexis GmbH:Characterization Competency Center Manager

Nicolas Simonne - Melexis Bulgaria Ltd:Test Competency Center Manager

項目挑戰(zhàn)

部署標準化的全球IC驗證測試策略，從而提高測試的一致性，擴大測試覆蓋范圍，并提供更有效的統(tǒng)計分析結果，幫助Melexis加快產(chǎn)品上市速度，并縮短產(chǎn)品驗證、確認和特性分析的時間，同時提高產(chǎn)品質量。

解決方案

我們將PXI平臺廣泛應用到我們的研發(fā)中心，并組建了全球PXI champion團隊，從而在全球范圍內建立標準的驗證流程，得益于此，我們提高了測試覆蓋率，增強了分析能力，同時提高了產(chǎn)品質量，這是傳統(tǒng)機架式和臺式儀器無法比擬的。

邁來芯(Melexis)是一家全球微電子半導體供應商，也是為電機控制、汽車網(wǎng)絡、無線通信和傳感系統(tǒng)提供混合信號（模擬和數(shù)字）IC的主要供應商之一。

我們生產(chǎn)IC已有二十多年了。我們全球研發(fā)團隊每年都致力于生產(chǎn)數(shù)十種新型智能IC和傳感器組件。自1988年在比利時成立公司以來，我們已在14個國家/地區(qū)擁有1,100多名員工。

將創(chuàng)新產(chǎn)品安全地生產(chǎn)出來以及按時交貨對于邁來芯及客戶的共同成功至關重要。為了實現(xiàn)這一目標，邁來芯全球各團隊通力協(xié)作，不斷推動技術突破。

IC特性分析和驗證

特性分析系統(tǒng)以及PXI系統(tǒng)和DUT的接口板細節(jié)圖

邁來芯特性分析系統(tǒng)正在不同溫度下進行測試圖

我們的產(chǎn)品廣泛應用于汽車行業(yè)，而眾所周知，汽車行業(yè)要求必須保證產(chǎn)品零缺陷。這意味著所有組件、子組件和IC的制造和交付均應無任何缺陷。

為了滿足這一要求以及維護我們在汽車行業(yè)的品牌信譽，同時結合我們在對汽車和卡車所需的高質量A/D IC和傳感器組件的工程和測試經(jīng)驗，我們對IC特性分析儀器提出了很高的要求和標準。為了進一步推動公司的發(fā)展，我們希望提高統(tǒng)計分析的質量，以證明我們的產(chǎn)品是完美無缺的，同時也希望可以在所有設施上實施相同的測試質量標準。

我們的IC需要在汽車-40至150°C的溫度環(huán)境內運行。在邁來芯，我們需要根據(jù)多種標準在整個溫度范圍內進行驗證。而且我們的混合信號IC多種多樣，包括MEMS、致動器、磁性和壓力傳感器，這不僅增加了復雜性，也增加驗證、驗證和特性分析測試的負擔。

我們以前的特性分析系統(tǒng)由來自不同供應商的臺式儀器堆疊而成。而且全球不同開發(fā)和測試站點采用的測試系統(tǒng)也可能各不相同。

部署真正的全球標準化特性分析平臺

PXI champion正在使用LabVIEW和PXI系統(tǒng)來分析產(chǎn)品特性

正在進行特性分析的產(chǎn)品，PXI系統(tǒng)位于負載板下方

我們希望對全球不同站點的特性分析過程進行標準化，并持續(xù)進行優(yōu)化，以提高特性分析的質量。此外，通過標準化，我們還減少了測試時間，這可以幫助我們對更多樣品進行特性分析，從而進一步提高統(tǒng)計分析的質量，甚至有助于縮短產(chǎn)品上市時間。

由于所有站點之間沒有一個標準的特性分析平臺，因此我們決定循序漸進，先在驗證等階段進行試點，確保所選擇的測試儀器選擇符合我們的目標。

我們的一個目標是使用相同的特性分析設備來為客戶測試試生產(chǎn)樣品和首樣。該設備應能夠為特性分析和試生產(chǎn)測試提供足夠高的吞吐量和準確性。

使用PXI平臺進行試生產(chǎn)測試可讓測試工程師專注于認證和生產(chǎn)測試解決方案，從而縮短了工業(yè)化時間/產(chǎn)品上市時間。

另一個目標是提供一種測試解決方案，以從研發(fā)IC驗證和特性分析平穩(wěn)過渡到工業(yè)化和生產(chǎn)測試。

基于這些需求，我們認為NI PXI平臺可以為我們帶來三個主要優(yōu)勢：

① 提高特性分析的質量。我們可以測試更大量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)/樣本，從而盡可能發(fā)現(xiàn)并修正產(chǎn)品中的所有設計錯誤

② 我們可以利用高度集成的模塊化平臺來縮短特性分析所需的時間。

③ 將特性分析系統(tǒng)應用到試生產(chǎn)測試/專注于生產(chǎn)測試

NI PXI平臺提供了更高的測量精度、更短的設置時間以及更高的測試吞吐量，而且各站點特性分析步驟之間可進行比較，所有這些都有助于提高特性分析的質量。這也使我們確信PXI平臺是最適合我們的選擇。

PXI Champion

與NI銷售代表探討過后，我們開始了一個為期六個月的試點項目，其中使用了兩個完全相同的PXI系統(tǒng)配置。我們的標準PXI系統(tǒng)在PXIe-1085機箱中容納了一個PXIe-8840控制器、兩個PXIe-4112可編程電源、兩個PXI-4071/81數(shù)字萬用表、一個PXI-6509數(shù)字I/O模塊，一個PXIe-4143 SMU和一個PXIe-6555（PPMU） 高速數(shù)字I/O模塊。

機箱尺寸為19英寸，而且還提供了額外的連接組件來連接定制接口板，以便連接DUT。我們還使用LabVIEW軟件來構建測試序列。在邁來芯的這個應用中，相對于TestStand軟件提供的自動化功能，我們更喜歡LabVIEW的靈活性。我們計劃在試生產(chǎn)測試中對TestStand進行更詳細的評估。

在此方法中，一個非常重要的因素是一致性。由于每個應用和產(chǎn)品各不相同，我們往往會習慣性地添加模塊或自行編寫軟件來快速解決問題，而不會去咨詢用戶的意見或考慮流程的標準化。

這也就是我們?yōu)槭裁唇M建PXI champion團隊的原因。PXI champion是指接受過LabVIEW開發(fā)環(huán)境培訓，并且對PXI架構、儀器和測試要求有深入了解的工程師。

PXI champion能夠使用PXI系統(tǒng)和LabVIEW（=軟件框架）來開發(fā)測試例程，以驗證其用途以及系統(tǒng)是否符合預期。PXI champion還會舉行內部電話會議，以使每個人都了解軟件框架的最新進展和討論結果。我們還讓NI參與到我們軟件平臺的代碼審查，以確保與行業(yè)最新實踐保持一致，并討論了PXI Champion Team發(fā)現(xiàn)的一些常見問題的解決方案選項。

試點期結束后，邁來芯開發(fā)經(jīng)理認為試點項目獲得了成功。之后便啟動了一個投資周期，目標是為每個特性分析工程師提供標準的邁來芯PXI系統(tǒng)配置。

現(xiàn)在每個站點都擁有自己的PXI champion，他們負責為其他工程師解惑，收集用戶反饋并培訓用戶，并與我們的全球PXI委員會互動，以對軟件框架實施變更，同時交流想法和分享反饋意見。

汽車上的創(chuàng)新功能——車內氛圍燈

PXI在特性分析中的優(yōu)勢

在進行標準化之前，我們的特性分析實驗室使用了一系列專用臺式儀器，例如波形發(fā)生器、電源、數(shù)字pattern發(fā)生器和源測量單元(SMU)，所有儀器均通過GPIB連接。在實現(xiàn)基本的自動化后，我們很快就看到GPIB通信幫助我們縮短了測試時間。

此外，隨著測量和測試要求的變化，系統(tǒng)設置、布線和配置也需要隨之更改。這會占用大量時間，而且無法提高測量的可重復性。PXI模塊化儀器的最大優(yōu)勢在于，我們可以在同一設備上進行一次又一次的測量。我們設計了一個可編程的PXI負載板，通過一個總線系統(tǒng)將引腳連接到PXI通道。我們可以使用負載板來同時分析多達四個IC的特性，具體取決于IC的引腳數(shù)。我們還可以通過自動化程序，自動執(zhí)行某個溫度范圍內各種測試條件下絕大多數(shù)的特性分析測試。效率明顯提高了。

邁來芯通過其MLX81108環(huán)境光模塊實現(xiàn)創(chuàng)新

統(tǒng)計分析方面的改進

使用以前的臺式系統(tǒng)，我們只能測試數(shù)量非常有限的樣品（最多10個）。而使用基于PXI的特性分析測試系統(tǒng)，雖然我們花費了大約相同的時間來開發(fā)LabVIEW例程，但是之后我們可以對數(shù)十個樣品進行特性分析，對數(shù)百個零件進行試生產(chǎn)測試。

盡管開發(fā)時間差不多，但開發(fā)完成之后，就可以通過自動化來測試更多樣品。這有助于提高統(tǒng)計分析的質量，從而提供更高的準確性。此外，得益于可復用的標準化平臺，下一代IC的設計和開發(fā)時間也將大大減少。

結論

我們現(xiàn)在仍在學習和摸索中?，F(xiàn)在使用新舊平臺的開發(fā)時間差不多，我們希望在不久的將來可以進一步縮短開發(fā)時間。我們需要學習PXI，PXI Champion團隊可以幫助我們制定框架。我們還改進了內部自研的驅動程序，并開發(fā)了許多標準測量程序（CAN、LIN等的特性分析）。這些測量程序開發(fā)完成后，特性分析就變得容易了。

我們在全球的所有新項目和開發(fā)都使用NI PXI平臺進行特性分析。所有的團隊都在使用PXI和LabVIEW，開發(fā)速度都提高了。此外，我們也正使用PXI進行所有的概念驗證，這可能需要1-2年的時間。

我們還可以執(zhí)行試生產(chǎn)測試，每小時可驗證多達80個IC，每次最多可同時驗證4個IC。基于PXI平臺，我們還計劃利用特性分析平臺的自動化測量功能，來進行試生產(chǎn)測試。由于生產(chǎn)的目標是按時向客戶交付產(chǎn)品以及創(chuàng)造業(yè)務價值，所以我們不需要更換平臺，反而使用PXI進行預測試有助于縮短產(chǎn)品上市時間。

如果所有后期部署計劃都順利完成并達到了我們的目標，也就是說如果證明PXI平臺可以提高特性分析質量并加速我們的驗證和工業(yè)化過程，我們會考慮下一步將NI基于PXI的半導體測試系統(tǒng) (STS) 部署到我們的生產(chǎn)車間。