EDA環(huán)境銜接測量軟件　電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期大幅縮短

消費性電子產(chǎn)品汰換周期越來(lái)越短，且功能復雜度不斷提高，使得系統研發(fā)人員面臨縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間的嚴峻挑戰。所幸，現今自動(dòng)化測試系統已開(kāi)始導入開(kāi)放式FPGA，將有助EDA開(kāi)發(fā)環(huán)境與測量軟件的整合，讓工程師可同時(shí)進(jìn)行系統設計與測試，加快研發(fā)時(shí)程。

目前測試工程師所面臨的最大挑戰之一，即是個(gè)人觀(guān)念局限于目前的技術(shù)中而停滯不前，因此，本文特別提供技術(shù)趨勢的相關(guān)知識，針對測試與測量產(chǎn)業(yè)，探討足以影響整個(gè)產(chǎn)業(yè)的重要技術(shù)與方法。

設計與測試并行為大勢所趨

對目前的研發(fā)單位來(lái)說(shuō)，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期幾乎是首要任務(wù)，特別是汽車(chē)與航空產(chǎn)業(yè)。要縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間的方法之一，就是同時(shí)進(jìn)行設計與測試，這樣的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)模式常以“V-diagram”模型(圖1)表示。這些產(chǎn)業(yè)的最終產(chǎn)品，往往形成高復雜度“系統中的系統”;而V-diagram左邊為“設計”，右邊則為“測試”，其背后的概念，就是在開(kāi)發(fā)出完整系統之前，先初步測試、檢驗子系統以達更高效率。只要是需要高度監控環(huán)境的產(chǎn)業(yè)，就常見(jiàn)到如V- diagram 的同步設計/測試方法，而且目前已有其他類(lèi)型的裝置或產(chǎn)業(yè)逐步采用相關(guān)實(shí)例。以半導體和消費性電子產(chǎn)業(yè)為例，其“短暫的產(chǎn)品使用周期”與“不斷提高的產(chǎn)品復雜度”特性，都是縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間的瓶頸。

圖1 V-diagram產(chǎn)品開(kāi)發(fā)模型

根據2009年麥肯錫(McKinsey)針對半導體產(chǎn)業(yè)設計的問(wèn)卷研究結果，半導體產(chǎn)業(yè)“產(chǎn)品生命周期”幾乎是汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的叁分之一而已。另一份麥肯錫問(wèn)卷研究亦指出，半導體新產(chǎn)品設計的平均開(kāi)發(fā)時(shí)間約為19個(gè)月，因此，研究人員歸納出“研發(fā)完整度(RD Excellence)”為加速開(kāi)發(fā)時(shí)程的主要關(guān)鍵。

基于商業(yè)需求，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程必須更重視研發(fā)完整度，因此電子產(chǎn)業(yè)已越來(lái)越趨向設計與測試并行。要強化此實(shí)例的主要方式，就是提高電子設計自動(dòng)化(EDA)模擬軟件與測試軟件之間的連結。

提高EDA/測試軟件連結

若要了解模擬軟件在產(chǎn)品設計流程中的角色，必須先了解軟件在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的“設計”與“測試”階段有何作用。在初始的設計/模擬期間，EDA軟件可針對模擬產(chǎn)品的物理或電子行為(Electrical Behavior)建立模型(圖2)。EDA軟件基本上屬于公用程式，即根據一系列的輸入，透過(guò)數學(xué)模型而呈現受測物(DUT)的輸出，再將相關(guān)度量結果提供予設計工程師。

圖2 軟件于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段所扮演的角色

在開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的檢驗/認證階段，軟件使用條件僅有些許不同，主要是能自動(dòng)測量實(shí)際的塬型即可。但檢驗/認證階段所需的測量演算法，亦與EDA軟件工具所使用的演算法相同，這點(diǎn)則和設計/模擬階段類(lèi)似。

目前EDA軟件正在發(fā)展中的功能，就是要于EDA環(huán)境與測試軟件之間，提高軟件連結功能的層級。更進(jìn)一步解釋?zhuān)@種連結功能就是要讓現有的EDA軟件環(huán)境可驅動(dòng)測量軟件，并且測量自動(dòng)化環(huán)境可自動(dòng)連結EDA設計環(huán)境。

銜接設計與測試軟件環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)之一，即于設計程序的初期，軟件即可提供更豐富的測量演算法。工程師不僅可于設計初期進(jìn)一步了解自己的設計，其模擬作業(yè)亦能整合檢驗/認證程序所取得的資料。第二項優(yōu)點(diǎn)，則是讓測試工程師在設計程序中，即可加速開(kāi)發(fā)有用的測試程序代碼，以利縮短復雜產(chǎn)品的上市時(shí)間。

透過(guò)EDA軟件進(jìn)行測量　產(chǎn)品設計周期大幅縮短

EDA與測試軟件連結而改善設計程序的方法，就是提供更豐富的測量功能?；旧?，EDA工具將透過(guò)行為模式(Behavioral Model)預測全新設計的行為?？上У氖?，固定模式的設計均是透過(guò)測量準則進(jìn)行檢驗，與檢驗最終產(chǎn)品所用的測量準則大不相同，因此難以整合已模擬與已測量的資料。目前業(yè)界正朝向“從設計到測試共用單一工具鏈”的一條鞭方法，讓工程師可早將測量作業(yè)帶入設計流程。

明導國際(Mentor Graphics)副總裁兼系統層級工程部門(mén)經(jīng)理Serge Leef表示，在銜接EDA工具與測試軟件之后，工程師可于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)期間同時(shí)設計測試工作臺，并于設計程序中早獲得測試報告。由于工程師能同時(shí)進(jìn)行開(kāi)發(fā)與測試結果，而不是像以前必須依序完成作業(yè)，因此能大幅縮短設計周期。

先以行動(dòng)電話(huà)的多重模式射頻(RF)功率放大器(PA)為例，此類(lèi)元件的傳統設計方式，即使用如AWR Microwave Office的RF EDA工具。透過(guò)EDA環(huán)境，工程師可透過(guò)模擬作業(yè)而取得RF特性參數，如效率、增益、1dB壓縮點(diǎn)(Compression Point)等，但最終產(chǎn)品所必須滿(mǎn)足的RF測量準則，卻又是專(zhuān)為行動(dòng)電話(huà)標準(如全球行動(dòng)通訊系統/增強數據率演進(jìn)(GSM/EDGE)、寬頻分碼多工 (WCDMA)、長(cháng)程演進(jìn)計畫(huà)(LTE))所建立。

在此之前，因為測量復雜度的不同，往往須實(shí)際測量DUT，才能透過(guò)衡量標準(如LTE錯誤向量幅度(EVM)與鄰近通道漏比(ACLR))的“標準規格”而取得測量資料。但現在由于EDA軟件與自動(dòng)化軟件可銜接，讓工程師可于模擬裝置上建構EDA環(huán)境，進(jìn)而使用完整的測量演算法。也因為如此，工程師在設計初期即可找出復雜產(chǎn)品或系統相關(guān)的問(wèn)題，亦等于縮短設計時(shí)間。

行為模型助力　設計/測量同時(shí)進(jìn)行

在整合設計與測試實(shí)例的第二個(gè)趨勢，就是利用EDA所產(chǎn)生的行為模型，加速開(kāi)發(fā)產(chǎn)品檢驗/認證，并u作測試軟件。在此之前，讓產(chǎn)品設計程序效率低落的塬因之一，就是特定產(chǎn)品的測試程序代碼開(kāi)發(fā)緩慢，甚至要等到首次測試實(shí)體塬型之后。不論是特性描述或生產(chǎn)測試程序代碼，若要能加快開(kāi)發(fā)程序，最好透過(guò)軟件u作既定設計的塬型并直接做為DUT。透過(guò)此方式，工程師將可以于產(chǎn)品設計期間同時(shí)，開(kāi)發(fā)特性描述與生產(chǎn)測試軟件，進(jìn)而加速上市時(shí)間。

以美敦力(Medtronic)為例，該公司最近就針對心率調節器開(kāi)發(fā)而選用此設計方式。美敦力透過(guò)特殊設計的新軟件套件銜接EDA環(huán)境與測量軟件，連接軟件環(huán)境之后，工程師可于u作實(shí)際硬件之前就開(kāi)發(fā)出測試工作臺，而透過(guò)此設計方式而達到的平行機制，讓工程師能因此加速產(chǎn)品上市時(shí)間。