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基于PXI总线的半导体自动化测试系统详解

Click: Time:2021-05-28 10:02:02

目前半导体行业高速发展,半导体测试系统具有广泛的市场应用范围,前景可观。在医疗行业,军工航天行业,汽车电子行业,存储器行业中以及传统仪器供应商等均对半导体测试系统有使用需求。而这些行业对半导体测试主要关心以下几个方面:架构是否有足够的开放性、仪器性能好坏、测试通道数目、成本大小、平台间搭建效率等。这就加快了基于PXI平台的半导体测试系统需求和发展。

PXI平台特点

 PXI (PCI extensions for Instrumentation)平台是一种由PXI联盟发布的坚固的基于PC的测量和自动化平台。它具有易编程、易连接、易升级、易兼容、易集成的特点。以PXI为基础的半导体测试系统能很好的针对上述目标客户群所关心的问题,根据客户的意见,提供一个完美的解决方案。基于PXI的半导体测试平台在具有较低成本的同时,还拥有高性能的仪器产品和总线带宽,并且拥有灵活且开放的软件架构,在windows环境中支持API-COM,VBLabVIEW,.Net,C等多种编程语言。而随着产品的不断开发与越来越广泛的应用,此类产品在价格上的竞争力会更加突出。

PXI平台基本框架

首先,基于PXI总线的半导体自动化测试系统包含一个多卡槽的PXIe机箱,能在紧凑的机箱尺寸内,通过将多个功能模块集成在一起, 将系统集成和软件成本降到最低,实现高通道密度和高功率的数字和混合信号测试,这是PXI平台最基础也最重要的目标。

机箱插槽形式和一个模块的PXI Express机箱

同时基于PXI的半导体测试系统系统包含多通道数字IO,能实现每引脚PMU的功能测试,并支持多点同时进行测试的功能。一般来说一个机箱最多可支持512个带有每引脚PMU功能的输入输出通道,而每个通道具有100MHz以上的矢量速率。在集成了“ATE-like”性能接收器以后,机箱可以轻松地与机械手等连接,这更有利于对半导体产品的测试。

在半导体测试平台中,文件转换,程序调制以及器件表征的仪器软件工具也是必不可少的,而以PXI为基础的ATE平台拥有多种系统软件可供选择。软件系统目前主要包含以下几个内容:

(1)用于满足程序开发和内置测试的执行管理过程中所有功能的软件平台ATEasy。它支持多种软件组合和各种硬件接口形式,各种行业标准软件组件,如.Net,Dll,ActiveX等,也支持.fp文件和.vi文件调用,支持独立于供应商的开放式架构:PXI,PCI/cPCI,VXI,GPIB,TCP / IP,RS-232, ISA,USB等。

(2)一种具有图形化界面,波形显示/编辑等功能的软件工具DIOEasy。它可用于向量编辑环境,支持WGL、STIL、VCD及eVCD等测试向量格式的导入 ,同时它还支持针脚重新定义,添加/减少针脚,以及自动转换的特性。

(3)一种用于半导体测试的公共函数库ICEasy。它能简化测试程序开发和重复使用,并且能进行预定义的DC参数测试,包括开路和短路测试,输入漏电流测试、输入/输出电压阈值测试,输出短路测试,功率消耗测试等。除此之外ICEasy还包含 2D Shmoo测试功能 和 I-V曲线测试功能。

一种典型测试平台简介

在目前的基于PXI的半导体测试系统中,有一种较为常用的平台为TS900系列。

其中TS960测试平台最多支持20个3U卡槽插入,拥有 64到512路混合信号测试通道,并且有集成的信号接口单元。对于每引脚PMU,拥有的可编程电平范围在-2V~7V,每通道的存储空间为64Mb。同时TS960测试平台还支持多种跳转、循环及暂停的完整序列功能,支持 125MHz的数据率。支持多组时序控制、数据格式及1ns的边沿定位等。在电源模块、SMU单元、和RF仪器模块方面该平台都拥有多种供选择。

TS-906测试平台与TS-960平台的一个区别是它为6U测试平台,而在PXI标准中,通常3U模块通过一个适配器就可以安装于6U机箱中。TS-906测试平台拥有80-528路的高电压通道,数据率相对较小为50MHz,但没引脚的可编程范围更大,为-15V~25V,因此TS-906测试平台非常适合高电压半导体测试应用场合。

结语

总的来说,基于PXI的模块化架构平台为半导体测试提供了高性能、高灵活性和高价值的解决方案。而高性能系统和仪器的发展和需求的进步也进一步推动了半导体市场对模块化系统的需求。在经过多家晶圆厂和封装厂验证后,以PXI为基础半导体测试系统被认为是一种高效经济的解决方案。


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