Un groupe de recherche crée un système flexible et haute vitesse à signaux mixtes pour le test des fonctions et des performances sur tranches de semiconducteurs
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Author(s):
Bart De. Wachter - Centre microélectronique interuniversitaire
Industry:
Education, Semiconductor
Products:
LabVIEW, PXI/CompactPCI
The Challenge:
Développer une plate-forme de mesure de signaux mixtes personnalisée capable de gérer plusieurs alimentations ainsi que des signaux numériques et analogiques haute vitesse pour la mesure de prototypes de circuits directement sur tranches.
The Solution:
Créer un système de test flexible en utilisant le matériel PXI de National Instruments et une interface personnalisée à un système de sonde sur tranche.
"En utilisant des instruments modulaires PXI de NI et LabVIEW comme interface de programmation, le débit des mesures a augmenté d'un facteur 4, pendant que le coût total était réduit de 60 %. "
Dans un groupe de recherche comme l'IMEC (Centre microélectronique interuniversitaire), un grand nombre de projets se passent en même temps avec toute une variété d'unités sous test. Les unités sous test peuvent être de simples composants passifs, des transistors, des cellules de mémoire, des mémoires dimensionnables ou des cœurs de microprocesseurs.
De gros outils de lots automatisés traitent les tests paramétriques des circuits et ceux des composants simples (comme des cellules de la RAM statique ou des oscillateurs en anneau). Pourtant, cela n'est pas économique de mettre en œuvre différentes procédures de test pour des circuits plus complexes sur ces systèmes. Nous avions besoin d'une plate-forme souple capable d'aider les chercheurs à élaborer et à exécuter leurs propres procédures de test rapidement. En outre, la plate-forme devait remplacer un système de test d'ASIC industriel vieillissant tout en conservant les mêmes fonctionnalités.
La configuration du système comprenait :
- un analyseur logique avec des E/S numériques haute vitesse de 80 voies, une comparaison des résultats matériels, et des niveaux de tension sélectionnables
- la génération et l'acquisition de signaux analogiques dans la gamme 100 kHz
- des fonctionnalités de l'oscilloscope numérique
- des mesures de courant de précision, de tension et de capacitance
- plusieurs sources d'alimentation programmables séparément
- la capacité de s'interfacer avec une carte sonde montée sur un système de sondes semi-automatique.
Nous avons choisi un châssis 14 emplacements NI PXI-1044 avec quatre modules d'E/S numériques 20 voies haute vitesse NI PXI-6551, un numériseur haute vitesse à 200 Méch./s 2 voies NI PXI-5124, un module d'acquisition de données polyvalent NI PXI-6259, deux alimentations NI PXI-4110 et un LCRmètre 6 chiffres ½ NI PXI-4072. L'expansion future du système est possible en ajoutant des modules PXI et un autre châssis.
L'interface entre la carte sonde (300 broches) et le système d'acquisition de données et de génération devait être suffisamment souple pour héberger les différents brochages du circuit mais aussi reconfigurable en quelques minutes seulement. N'importe quelle broche de la carte sonde devait pouvoir se connecter à n'importe broche d'E/S. Le grand nombre de broches et le contenu des signaux haute fréquence excluant l'utilisation d'une grande matrice de commutation, nous avons conçu une carte d'interface à l'impédance adaptée avec deux bus fond panier et une carte fille d'interconnexion enfichable. Un bus fond de panier se connecte à toutes les broches possibles de la carte sonde, tandis que l'autre bus se connecte à toutes les E/S analogiques et numériques du système de mesure. La carte fille contient le mappage de la sonde vers les E/S. Deux variantes de la carte fille ont été conçues : une carte de développement où les deux bus fond de panier évoluent en connecteurs, de sorte que les chercheurs peuvent enrouler des connexions manuelles, et une seconde variante avec les interconnexions à raccordement fixe pour les tests en production. Des connexions directes aux broches de la carte sonde sont aussi possibles. La génération et l'acquisition de toutes les données sont contrôlées à l'aide d'instruments virtuels créés dans l'environnement de développement graphique NI LabVIEW.
Avec ce système installé, les chercheurs peuvent désormais développer une application de mesure à leur bureau et précâbler une carte fille de développement pour leur circuit spécifique. L'exécution des mesures sur une tranche nécessite désormais uniquement le chargement et l'alignement de la tranche, enfichant la carte fille d'interconnexion pré-câblée, et le chargement de l'application NI LabVIEW. Les chercheurs peuvent effectuer ces opérations en moins de 30 minutes, comparées à plusieurs heures sinon avec le système utilisé auparavant.
En utilisant des instruments modulaires PXI de NI et LabVIEW comme interface de programmation, le débit des mesures a augmenté d'un facteur 4, pendant que le coût total était réduit de 60 %. En outre, nous pouvons facilement modifier le système pour prétendre à des fonctionnalités supplémentaires.
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