物联网热潮驱使半导体测试选择新方向

　　众所周知，在传感、无线、MCU和云服务等多项技术发展起来之后，酝酿了数十年的“物联网”概念正式爆发。这个旨在连接所有可连接设备的所孕育出的万亿市场吸引了众多上游芯片厂商、方案设计商、模块商和终端厂商的参与。在他们的合力下，就孵化出了包括可穿戴设备、智慧家庭、智慧交通、智慧工厂、智慧能源与智慧城市在内的多种应用领域的物联网市场。

　　特别是日前NB-IoT（窄带蜂窝物联网）技术协议获得了国际组织3GPP通过，标准化工作的完成，意味着NB-IOT将进入规模商用阶段，有望对物联网产业的发展产生重大影响。有分析人士则预测国内物联网有望2017年实现商用，正式落地的步伐渐近。

　　有数据显示我国2015年物联网整体市场规模达7500亿元，预计未来几年行业年均增速将达30%左右，2018年行业规模有望超过1.5万亿元。如此巨大的市场前景吸引了包括半导体芯片原厂在内的众多厂商参与，物联网作为半导体业界的“下一件大事”，撬动的是万亿市场，但整个市场无论从上游的设计、参与者到下游的制造、生产，较之以往的硬件产品，都需要更多的支持，特别是在测试方面。

　　为什么这样说，物联网时代的产品更新越加迅速，不仅仅要求更高质量的产品，还要求能够迅速满足市场的需求变化。而在中国市场，在创业创新的驱动下，众多的创客与创新公司涌现，量小、更新快、集成功能多、融合更多的新技术是非常明显的趋势。传统的测试仪器已经不能够满足物联网时代的测试需求，相比传统的测试系统，PXI仪器能提供更多优势：更高的测量品质、低延迟&高吞吐率、软件自定义功能、集成定时和同步、高性能处理能力、更小的尺寸/重量/功耗、完整的模块化仪器、更低的成本。而且NI提供的模块化SMU能够更灵活的应对各不同行业的特殊测试需求，使得用户可以按照自己的想法来控制测试系统，利用其灵活性来完成测量工作。

　　开启未来测试之门 满足用户需求

　　我们都知道，源测量单元（SMU）对测试工程师和设计工程师而言非常重要，无论是进行金属氧化物半导体场效应晶体管的电流-电压特性分析还是高亮度LED的性能分析均必不可缺。几十年前，SMU便开始在半导体行业崭露头角，如今它已发展成熟，可服务于更广泛的应用范围，成为当下许多自动化测试系统的核心组件。模块化SMU能够执行与传统仪器相同甚至更好的测量，同时提供了一个平台来支持具有测量和通道功能的现代技术，以满足不断变化的需求。

　　在物联网时代，随着各种应用需求的发展，对SMU性能的要求也在逐步增加。例如，为了捕获设备的详细瞬态特性，许多测试工程师亟需的是SMU提供该功能而不是外部示波器的功能。这凸显了新一代SMU和传统方法之间的性能差异。越来越多新的测试系统采用具有更高速、更高通道密度的模块化SMU，这不仅能满足测试工程师的测量性能需求，也可满足设备主管最大程度减小测试系统占地空间的需求。

　　而且测试工程师需要选择使用最新SMU技术测试各种真实的DUT，同时确保DUT的安全，这一点非常重要。大多数测试工程师都习惯依赖一个SMU来提供精确的供电和测量功能—通常适用于DC测量—同时也依赖其他仪器，如示波器来捕获波形或任意波形发生器来生成波形。事实是大多数测试需求不仅包括直流电源，也需要更高的频率。而选用最新模块化SMU能够提供所有功能，既可节省测试成本，又可简化测试。

　　最新的NI模块化SMU采用称为NI SourceAdapt 技术的数字控制循环技术来取代传统模拟控制循环。该技术使得测试工程师能够针对给定负载自定义调整SMU响应，进而从根本上解决电容或电感负载造成的问题。由于该技术的控制循环采用数字方式，因而可让您通过编程来控制关键的控制循环参数，这反过来使测试工程师可以针对特定负载调整SMU输出。

　　同时，在物联网浪潮的推动下，用户新的测试需求对于模块化SUM而言，成本限制、性能和未来可扩展性都是需要衡量的因素。在NI看来，一个智能的测试系统，不仅仅是固定测试功能的仪器而已，同时它也是为了自动化和自定义而诞生。一个新的趋势是模块化硬件平台通用化向软件定义功能综合化的转变。如NI全球市场高级副总裁Ajit Gokhale所说，过去封闭式的测试方法已经不够智能，它已经跟不上物联网时代智能设备的创新所需求的步伐。新的平台式的测试方法则让“用户知道一切”，灵活互通，并且可以提供可定制的解决方案。

　　

　　据NI中国区半导体业务拓展经理何为介绍：NI 模块化系统的每个配件都可针对您的切实需求进行优化。例如，模块化SMU以模块化板卡的形式提供了高功率、精度和速度，而不需要额外的显示器和外壳。现成的PC技术为您提供了所需的可编程控制和同步，同时还可添加多个模块化SMU来满足通道数需求，也可添加其他类型的仪器，而不会浪费任何空间和成本。这对于很多的创新公司来说就显得异常重要，既节省成本，又适合新产品转型时的再次利用。

　　值得一提的是，NI的最新模块化SMU具有1.8 MS/ s的采样速率，这样就无需使用外部示波器。此外，这些SMU具有高电压电流范围的浮置输入，这对需要使用示波器且示波器需要配有外部衰减器或电流探针的应用而言非常方便。

　　采用NI模块化SMU测试方法，测试工程师就可通过编写软件来设置仪器的工作方式，从而使测试工程师能够采用最高效的仪器来执行任务。相比传统SMU，该方法使得测量速度提高了100倍。这种速度才能够响应物联网时代瞬息万变的市场需求。

　　半导体测试同样有新方向

　　NI 是第一家将 PXI 导入于测试机 （Tester）的厂商，藉由单一系统，客户得以从研发端的特征性分析到产线端的量产应用，皆在 PXI 平台上一次完成。可以协助客户优化成本效益、大幅简化建立数据关联的程序，进而缩短上市时间。PXI机箱和控制器、PXI RF产品及模块化仪器、NI LabVIEW （图形化编程软件） 及NI TestStand （测试管理软件）都能用于包括特征性分析和产线测试在内的半导体测试;针对产线测试，NI还特别推出了半导体测试系统STS，它是基于PXI平台建立的，兼容标准化Docking和线缆接口，ATE标准弹簧针接口 （ Pogo Pin Loadboard interface），方便与Handler/Prober集成，标准测试数据文件（STDF）生成，提供系统校准等功能。在PXI平台上，业界首款基于PCIe Gen3技术的混合插槽PXI机箱PXIe-1085 24 GB/s机箱，就可用于多site半导体测试。

　　NI半导体测试系统的核心组件包括源测量单元 （SMU）和可编程电源、高密度矩阵开关和高速数字I/O，专用组件有混合信号仪器和RF仪器。NI半导体测试方案已经得到行业大厂商ADI、高通、IDT的认可。

　　

　　据NI自动化测试产品市场经理陈宇睿先生分析，随着物联网爆炸式的发展，对测试任务提出了前所未有的挑战。因为这些设备往往包含着多种传感器、不同的网络系统，同时需要进行大量的数据采集和分析等，这些变化都导致了传统的台式仪器不能适应。而在此时，PXI平台就得到了市场极大的认可。因为这一平台具有开放、灵活的软件，模块化的硬件，以及非常完整的生态系统。

　　陈宇睿先生还介绍了三个典型案例来说明NI的优势所在。

　　高通使用NI基于PXI的矢量信号收发器（VST）进行WLAN协议测试，与传统设备相比，将测试速度提升了200倍，大大提高了测试覆盖率。

　　ADI公司大批量MEMS生产测试也采用了NI PXI。我们知道ADI公司的产品以高精度和高质量著称，他们都愿意用PXI取代之前的ATE，证明NI PXI在产线测试上的实力。据悉，ADI MEMS 产线测试基于PXI设备加LabVIEW，实现与特征性分析阶段的数据相关性。成本是传统方案的1/11，能耗是原来的1/16，PXI 架构的 ATE 新系统，让 ADI 大幅节省厂房空间。

　　被RFMD以16亿美元收购的TriQuint，在GSM、EDGE、WCDMA测试中，通过采用NI PXI，能够将新组件的特征化时间从两周缩短为大约一天。

　　特别是在降低成本上NI的优势明显，半导体晶片的设计难度不断提升，并需要更高阶的测试系统描述效能特性，而物联网时代的快速更新换代都进一步推高了测试成本。NI透过高弹性的硬体平台PXI，与多Site平行测试排程软体，可降低晶片测试的成本。

　　从1976年开始，NI就一直致力于提供各种强大的基于平台的系统来帮助工程师和科学家提高效率和加速创新，以解决全球面临的重大工程挑战。PXI 技术自问世以来经过了19年的发展，到现在PXI平台已经成为了自动化测试和控制的主流平台，NI作为PXI平台的创办者，一直在这一领域有不断的投入，并且不断的有持续创新，例如在2004年将FPGA技术引入PXI平台，在2012年又发布了业界第一款矢量信号收发仪。可以说创新一直是NI的基因。现在我们可以看到，PXI为各行各业的测试都带来的革命，半导体行业也不例外。