從半導體自動(dòng)化測試撬動(dòng)更廣泛應用場(chǎng)景，ADI多款創(chuàng )新方案樹(shù)立電子測試測量技術(shù)標桿

“工欲善其事，必先利其器”?？茖W(xué)史上的許多重大突破，往往源于新的觀(guān)測手段和測量技術(shù)的進(jìn)步。在現代電子工業(yè)中，半導體器件作為核心組件，其性能和可靠性直接決定了最終產(chǎn)品的品質(zhì)和功能，對這些器件進(jìn)行精確全面的測試測量變得尤為重要。近日在行業(yè)重磅展會(huì )上，全球領(lǐng)先的半導體公司ADI在現場(chǎng)帶來(lái)了儀器儀表應用領(lǐng)域的一系列創(chuàng )新方案，如ADI儀器儀表事業(yè)部高級市場(chǎng)經(jīng)理姜海濤所表示，這些板卡級方案以高精度、小型化以及易于集成的優(yōu)勢，契合客戶(hù)痛點(diǎn)，是新時(shí)代電子測試測量的標桿樣本。

激增的市場(chǎng)，如何滿(mǎn)足半導體自動(dòng)化測試多樣化需求？

在電子測試測量領(lǐng)域，半導體自動(dòng)化測試系統能夠對芯片進(jìn)行大規模、高精度的測試，涵蓋從晶圓到最終封裝的各個(gè)環(huán)節，是確保電子器件能夠滿(mǎn)足嚴格規范的關(guān)鍵工具。隨著(zhù)AI、5G通信、物聯(lián)網(wǎng)、汽車(chē)電子等市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展，對半導體器件的需求量大幅增加，也進(jìn)一步推高了對高效、精確的自動(dòng)化測試解決方案的需求。據QYResearch調研團隊報告顯示，預計2030年全球半導體自動(dòng)測試設備市場(chǎng)規模將達到89.7億美元，未來(lái)幾年年復合增長(cháng)率CAGR為7.2%。

“半導體自動(dòng)化測試設備無(wú)論是實(shí)現模擬、數字、分立器件抑或是RF測試等場(chǎng)景，在更高精度、更快測試速度和更大靈活性背后，反映出的都是對其核心測量方案更高性能的共性要求?！苯硎具@正是ADI強大的精密信號鏈與儀器儀表技術(shù)能發(fā)揮的優(yōu)勢所在。

另一方面，半導體自動(dòng)化測試市場(chǎng)競爭還體現在設備的延展性上，測試機的測試覆蓋范圍越廣，能夠測試的項目越多，就越受客戶(hù)青睞。姜海濤表示，集成化的自動(dòng)化測試系統能夠在單一平臺上完成多項測試任務(wù)，減少了設備間的切換時(shí)間和復雜性，對于測試單元實(shí)現方案的小型化與拓展性就更為看中。此外，能夠提供可定制化的解決方案，或根據具體應用場(chǎng)景進(jìn)行功能性調整，以滿(mǎn)足多樣化的測試需求，也是客戶(hù)看重的關(guān)鍵因素之一。

“面對半導體自動(dòng)化測試領(lǐng)域的種種挑戰，ADI儀器儀表測試測量方案不僅在性能上表現出色，還具備高度的靈活性和易擴展性，能輕松融入客戶(hù)的現有系統之中，成為眾多高端測試設備制造商的優(yōu)選?！苯孕诺乇硎?。

兼具高精度與高集成度，打造電子測試測量的創(chuàng )新標桿

在半導體自動(dòng)化測試系統中，高保真信號發(fā)生器通常用于生成各種模擬和數字信號，包括正弦波、方波、脈沖波等，提供非常純凈和穩定的信號輸出，以確保測試的一致性和可重復性，或通過(guò)模擬真實(shí)環(huán)境中的噪聲干擾，評估器件在惡劣條件下的性能，如測試振蕩器等器件的頻率穩定性等。采集測量模塊則用于捕捉被測設備的響應信號，并將其轉換成數字數據供后續處理，通常需要具備高速采樣率和高分辨率，以保證測試數據的質(zhì)量。

據姜海濤介紹，基于A(yíng)DMX1001 和 ADMX1002 的超低失真波形發(fā)生器和采集模塊最大的特點(diǎn)便是在非常小的體積上集成了高保真的信號發(fā)生和采集功能——ADMX100x 采用專(zhuān)有的數字預失真 (DPD) 算法，可實(shí)現優(yōu)異的總諧波失真 (THD) 性能，具有出色的信號保真度與低噪聲性能，專(zhuān)為高分辨率測試精心設計，可與ADC、音頻編碼解碼器和復雜的音頻系統無(wú)縫集成?！霸撃K在1KHz實(shí)現了-130 dB THD，能對標標準信號源輸出的精度，在精密的ADC測量以及一些音頻測量方面具有廣泛的應用，但更具備小型化特征，非常容易集成到客戶(hù)的設備中，直接通過(guò)SPI接口和標準API函數進(jìn)行調用，極大地簡(jiǎn)化了集成過(guò)程?！苯a充到。

阻抗測量分析模塊專(zhuān)門(mén)用于評估電子器件在不同頻率下的阻抗特性，包括電阻、電容、電感等，這對于高頻電路和RF組件尤為重要，有助于確保器件在實(shí)際工作環(huán)境中的穩定性。高性能精密阻抗測量分析模塊ADMX2001B是一個(gè)完整的軟硬件集成的解決方案，可簡(jiǎn)化阻抗測量系統的開(kāi)發(fā)過(guò)程或可用于增強現有測試平臺的功能。

通過(guò)使用高性能混合信號和處理算法，ADMX2001B可測量小至0.1fF的電容以及高達1GΩ的電阻值變化，內置測量算法使ADMX2001B能夠提供采用多種格式的完全校準復阻抗或導納測量結果，包括電阻、電容和電感的并聯(lián)和串聯(lián)組合，能夠應用于半導體器件測試、電子元件測試、傳感器測試、電池測試等領(lǐng)域。姜海濤強調說(shuō)：“這套高性能精密阻抗測量分析模塊，是一個(gè)完整的軟硬件集成的解決方案，實(shí)現了從DC到10MHz的掃頻測量，步進(jìn)精度達到0.2Hz。在與標準電子式電能儀表的對比測試中，ADMX2001B展現出了接近實(shí)驗室級別的精度，達到了萬(wàn)分之五的相對精度?！?/p>

高壓源測量單元SMU則是一種能夠提供精確可控的高壓電流或電壓的儀器，適用于測試器件在高壓條件下的性能，包括半導體分立元件、集成電路以及電力電子器件等。作為一款四通道高電壓、大電流輸出的SMU，ADMX3001采用24位SAR ADC以及高速高精度DAC，打造了一個(gè)閉環(huán)系統，利用數字PID控制和狀態(tài)控制算法，確保信號源、測量和鉗位精度，可同時(shí)提供和測量±100V輸出電壓和1A電流，支持測試和測量?jì)x器的需求?？删幊谈邏弘娫窜売兄诔浞譁p少輸出放大器的功率損耗，并降低電路板和設計的復雜性。

姜海濤表示該板卡可通過(guò)FMC接口連接FPGA后連接到電腦上，利用評估軟件對評估板進(jìn)行設置和調控，采用的數字環(huán)路控制可以很大程度上解決傳統模擬環(huán)控制不能解決的諸如振鈴等問(wèn)題，同時(shí)做到高精度、快速響應、高壓大電流輸出等。

在微波信號分析中，S參數是用于描述射頻和微波網(wǎng)絡(luò )中信號傳輸特性的數學(xué)模型，是表征無(wú)源網(wǎng)絡(luò )和有源網(wǎng)絡(luò )電氣行為的重要工具，對于設計、調試和優(yōu)化射頻和微波電路至關(guān)重要。通常情況下，S參數通常使用矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀VNA進(jìn)行測量，但傳統VNA一般尺寸較大。姜海濤介紹ADI的8端口矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀板卡級方案最大優(yōu)勢便是在緊湊的外形上，提供了10MHz～20GHz采樣頻率、-60dBm～10dBm不同信號電平范圍，可以無(wú)縫集成到各種射頻應用的全面測試系統中，應用于缺陷檢測和結構分析相關(guān)的生產(chǎn)制造測試、多通道網(wǎng)絡(luò )分析及射頻特性測試等領(lǐng)域，并進(jìn)行多端口測量，極大地提高了測試效率。

該方案中采用了ADI最新的寬帶矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀模擬前端ADL5960作為核心器件，包括電阻雙向橋、下變頻混頻器、可編程IF放大器和濾波器以及高度靈活的本振接口。同時(shí)該方案利用AD9083 ADC實(shí)現一次16個(gè)信號的采樣，將35個(gè)以上的ADI器件組合，實(shí)現了多功能模塊化的設計。

一站式軟硬件服務(wù)，加速儀器儀表技術(shù)發(fā)展

綜合來(lái)看，ADI全面且先進(jìn)的測試分析方案各有特點(diǎn)，能夠滿(mǎn)足苛刻的應用需求，姜海濤強調：“它們通通具備小型化和易于集成等特點(diǎn)，超低失真波形發(fā)生器和采集模塊與阻抗測量分析模塊便是其中的典型，8端口矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀如果客戶(hù)希望做功能的增減，我們同樣會(huì )配合客戶(hù)提供對應的設計服務(wù)，總結來(lái)說(shuō)包括高壓SMU，我們的目標是為客戶(hù)提供更有價(jià)值的一站式軟硬件服務(wù)?！?/p>

事實(shí)上，不止應用于半導體自動(dòng)化測試，有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)、自動(dòng)駕駛汽車(chē)、儲能、AI/ML和云連接傳感器等技術(shù)的進(jìn)步有助于形成的物聯(lián)網(wǎng)等，也推動(dòng)了對更高集成度、更快、更精密測量功能的需求。作為電子信息產(chǎn)業(yè)的細分領(lǐng)域，測試測量是產(chǎn)業(yè)鏈的重要節點(diǎn)，上可帶動(dòng)通用芯片、電子元器件、基礎軟硬件等技術(shù)突破，下可輻射可再生能源、新能源汽車(chē)等與電子信息相關(guān)的熱門(mén)行業(yè)。相關(guān)行業(yè)媒體統計，2023年中國電子測試測量?jì)x器行業(yè)市場(chǎng)規模擴大至410.4億元人民幣，預計到2025年，全球電子測試測量?jì)x器行業(yè)市場(chǎng)規模將增長(cháng)至172.72億美元，為技術(shù)提供商帶來(lái)了新的機遇。

ADI一直扮演著(zhù)連接模擬與數字世界的橋梁角色，在該領(lǐng)域具有天然的先發(fā)優(yōu)勢——從精密放大器、數據轉換器、電源管理、信號處理到射頻系統，ADI的產(chǎn)品和技術(shù)覆蓋了廣泛的領(lǐng)域，例如高壓SMU中高精度的ADC/DAC和極低的噪聲和失真，適用于需要極高準確度的測量應用；8端口矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀中的接口技術(shù)使得測試測量設備能夠實(shí)現高速數據傳輸，滿(mǎn)足大數據量的應用需求……

“面對日益擴大的測試測量?jì)x器行業(yè)，我們期待與合作伙伴們繼續攜手，利用ADI超高精度與高效小型化技術(shù)，開(kāi)發(fā)下一代電子測試與測量解決方案，為全行業(yè)轉型提供精確助力并加速儀器儀表的未來(lái)發(fā)展?！苯雇?。