更新測試系統(tǒng)以滿足業(yè)務(wù)需求
安森美半導(dǎo)體 (ON Semiconductor)公司需要低價位的解決方案來提升新產(chǎn)品的驗證吞吐量。 除了縮短評估周期和降低成本外，我們還需要開發(fā)一個精確可靠且軟硬件可隨未來需求變化輕松升級的系統(tǒng)。 新系統(tǒng)不僅需要能夠滿足舊款高速與金屬柵產(chǎn)品的通道數(shù)需求，而且也必須能夠滿足新款高速電壓電平轉(zhuǎn)換器的通道數(shù)需求。
半導(dǎo)體技術(shù)的進步通常會導(dǎo)致某些昂貴的獨立式測試儀器快速被淘汰。 由于新一代測試平臺必須具備足夠的靈活性才能夠跟上技術(shù)發(fā)展的步伐，因此我們需要以最低成本實現(xiàn)可升級的性能，并將其輕松地集成到未來的應(yīng)用中。
以前使用的平臺由于測量吞吐量受限于獨立儀器的處理器速度和復(fù)雜的測試設(shè)置而導(dǎo)致其中一項主要的隱性成本是測試時間。 即使我們使用通用的軟件平臺來實現(xiàn)測試自動化，但是執(zhí)行速度仍受限于系統(tǒng)內(nèi)速度最慢的獨立式儀器。
此外，由于降低測試成本的需要，我們必須仔細審查測試系統(tǒng)的每個部分，發(fā)現(xiàn)儀器的成本也是問題之一。 對獨立式儀器而言，我們需要花費額外的成本來購買重復(fù)的組件，而這些組件完全可以在儀器之間共用，如儀器機箱、處理器和電源。 經(jīng)過仔細計算過后，我們甚至發(fā)現(xiàn)： 若要使用獨立儀器達到模塊化儀器平臺的性能，則必須多花3 ~ 5倍的成本。
PXI測試系統(tǒng)的新設(shè)計
我們的平臺可同時用于半導(dǎo)體器件的AC與DC參數(shù)測試。 過去，我們必須使用多個獨立式高帶寬示波器，跨16個通道執(zhí)行AC參數(shù)的驗證作業(yè)。 采用PXI平臺后，我們花費2萬美金購買1個NI PXI-5154 1 GHz示波器、2個NI PXI-2547 8x1多路復(fù)用器和多個有源探針;而購買4個1GHz示波器則需要投資超過6萬美金。 在獲得測量性能與精確度的同時，我們更省下3倍的成本。 除了節(jié)省成本之外，新平臺的測試速度比原先快了10倍。
在自動化測試系統(tǒng)中使用獨立式儀器時，我們必須考慮兩個主要變量： 測試系統(tǒng)中不同儀器的不同處理器速度以及連接所有儀器的總線速度。 許多系統(tǒng)都采用GPIB接口，這也是目前最常見的通信總線之一。 而模塊化方法是以PCI背板為架構(gòu)，可提升現(xiàn)有系統(tǒng)的吞吐量，且當新的處理器問世后，只需升級PXI控制器即可提高系統(tǒng)的性能，從而滿足未來的需求。
解決PXI的遷移難題
要將系統(tǒng)遷移到PXI平臺必須解決多個難題，包含待測設(shè)備的連接問題。 以前使用4個獨立式示波器時，我們只能同時連接或斷開待測設(shè)備的所有通道。 數(shù)字化儀與大多數(shù)的獨立式示波器一樣，提供了50 Ω和高阻抗(1 MΩ)中斷。
雙通道示波器的難題在于：待測裝置一次只能有兩個信號能夠處在高阻抗或50Ω中斷狀態(tài)，而其他信號只能處于未中斷的狀態(tài)。 該平臺需要一個連接解決方案，可在低電容負載下允許高帶寬測量– 此特性通常與有源探針相關(guān)，獨立式示波器提供了有源探針，而數(shù)字化儀并不提供。
通過將高阻抗有源探針??與探針電源集成到系統(tǒng)中，我們不需要降低輸入或輸出的負載即可對待測設(shè)備的通道進行采樣，并適時關(guān)閉所有通道。 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的大部分產(chǎn)品均可通過此方式來驗證AC定時特性。 而基于PXI架構(gòu)的模塊化方法則可讓我們快速調(diào)整測試平臺，以滿足隨半導(dǎo)體器件性能和速度持續(xù)提升而不斷變化的測量需求。
此外我們需要為儀器創(chuàng)建一個軟件界面，可讓工程??師迅速熟悉并使用相關(guān)功能。 我們通過與Systems Integration Plus Inc. (SPI Inc.)的合作解決了這一挑戰(zhàn);SPI公司是NI的聯(lián)盟伙伴之一，總部位于亞利桑納州的斯科茨代爾。 該公司使用子程序或者說LabVIEW VI開發(fā)了一個便于測試的用戶界面。
大多數(shù)測試和產(chǎn)品工程師對示波器的期望就是旋鈕和按鈕。 而虛擬儀器平臺中數(shù)字化儀的不同之處在于，所有旋鈕和按鈕只需點擊一下鼠標即可操作。 大多數(shù)的PXI儀器制造商均提供軟件前面板，并力圖在軟件前面板上重現(xiàn)獨立式儀器的硬件前面板。 而我們使用的是LabVIEW VI，LabVIEW VI可讓我們針對應(yīng)用需求自定義用戶界面和測量程序。 借助該方法，新一代測試平臺避免像傳統(tǒng)獨立式儀器那樣需要工程師花費較長的時間來熟悉復(fù)雜的操作界面。
設(shè)立新的驗證測試設(shè)計標準
PXI平臺為半導(dǎo)體設(shè)計驗證設(shè)立了新的標準，并突破了先前測試方法的諸多限制。 通過基于NI PXI技術(shù)的新平臺和PC的處理速度，我們不僅維持了測量的性能與精確度，并在降低3倍成本的同時將半導(dǎo)體的驗證速度提高了10倍。 此外，相比以前的測試解決方案，測試系統(tǒng)的占地空間也大大減少了。 由于基于PXI的模塊化儀器提供了比獨立式儀器更高的性能，因此PXI可提供精確的AC性能參數(shù)測量，這些參數(shù)通常在半導(dǎo)體驗證實驗室中進行測試。
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