IDT 運用 NI 半導體測試系統 (STS) 降低測試成本

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"由於測試系統不停汰換,或者無法滿足新的測試需求,因此傳統的 ATE 系統往往伴隨著高額的測試工具替換成本,不過 STS 的開放式 PXI 架構卻可以讓我們保有原本的投資,並且以此為基礎持續擴充,不必淘汰任何設備。 此外還有出色的彈性,有助於重新設定測試平台並加以擴充,以便因應不斷成長的效能需求。"

- Glen E. Peer, Integrated Device Technology Inc.

The Challenge:
隨著裝置效能持續考驗 ATE 系統功能的極限,進而提高測試儀淘汰率和測試成本,同時必須在這樣快速變遷的環境下滿足越來越棘手的測試效能需求。

The Solution:
使用 NI 半導體測試系統 (STS) 的開放式 PXI 架構達到我們所需的靈活彈性,同時配合不斷成長的效能需求,重新設定並擴充測試平台;此外,還可以沿用原有的投資設備,不必像 ATE 系統那樣,除了得淘汰舊設備之外,隨著測試系統持續改良,通常還需要高成本、大規模的測試廠房重新啟動作業。

Author(s):
Glen E. Peer - Integrated Device Technology Inc.

Integrated Device Technology (IDT) 公司專門打造多樣化的混合式訊號半導體解決方案,從低功率到高效能裝置都包含在內。 IDT 堪稱時序裝置 (時脈 IC) 的全球領導廠商,可針對連網和通訊、消費型和運算應用提供豐富的產品系列。

隨著 IDT 裝置的效能持續成長,要讓生產測試環境保持相同的成長速度也越來越困難。 可滿足高效能量測需求的傳統 ATE 系統通常都很昂貴,而且還有一些不一定派得上用場卻會提高成本的額外功能。 此外,使用傳統的 ATE 環境時,如果為了提高效能而升級測試儀,就得升級新一代的測試平台,並且淘汰現有的平台。 這樣一來就會大幅損失前幾代的工程投資,不但非常花錢,而且也很浪費資源。

為了解決這個問題,通常我們會根據原有的測試系統來打造解決方案。 我們用過幾乎每個 ATE 廠商的各種機型,因此對於擴充這些 ATE 平台的實用壽命這方面已經非常熟練,同時在成本控制、量測功能提升等方面也很拿手。

測試方式的演變

IDT 時序業務單位的測試演變正好反映了這種方式。 首先我們使用昂貴的現成 ATE 系統。 很快我們便發現這麼做成本太高,所以靠自己打造了內部的測試系統。 這些內部開發的系統可滿足效能需求,不過卻必須捨棄商用平台的優勢,例如高度平行機制和外部支援服務等等。 所以我們結合了這兩種方式,透過我們自己的效能改良系統打造出一個低價位的商用 ATE 系統 (圖 1)。

圖 1. 我們結合了低價位的商用 ATE 系統和我們自己的改良系統。

這種方式運作起來很順利,不過我們最終還是面臨到硬體淘汰的問題,必須替換當初所選的 ATE,還得重新設計系統。 此外,雖然就工程和效能面而言這種混合方式相當成功,但有時候卻不利於生產。 一般來說,只要把新的工程功能加入 ATE 系統,就會提高大量製造的系統支援難度。 ATE 系統必須安裝接線、硬體,有時候還要搭配待測裝置機板和大量的電子裝置,這樣一來大量製造環境內可能的故障點數量也增加了。

最理想的解決方案就是具有開放式架構的測試平台,可以讓使用者運用測試儀本身,以原有的投資項目為基礎打造出想要的系統,而非外加新功能,或是重新購買更昂貴、更大型的 ATE 系統。 我們需要的架構必須能夠因應硬體淘汰的問題,而且還可以隨著技術演變重新調整。 NI STS 正好就是這種架構。

NI STS 的 PXI 平台非常適合解決上述問題。 這個系統透過一個測試主機容納了多個 PXI 機箱,藉此提供擴充功能,以便使用者在測試儀本身加入進階的測試功能。 靈活有彈性 PXI 開放式標準可以讓使用者根據需求選擇不同廠商的儀器,不必受限於單一 ATE 硬體廠商所提供的少數產品。

NI STS 運作起來非常順利,就像是更進階的 IDT 測試儀一樣。 有了 NI STS,我們只要使用所需的模組和元件,即可打造出高效能、低成本的測試平台,滿足我們的效能目標。 NI STS 的開放式架構甚至可以簡化上述作業。

去年在 IDT 佈署 NI STS 的時候,我們已經改良所有系統的原有設定,進一步滿足千變萬化的測試需求。 剛開始我們小心規劃,希望除了改良的部分之外,這些系統還可以針對最初的目標解決方案保有 100% 的反向相容性。我們可以在擴充測試儀的時候保留最初的投資項目,以便拓展此系統在 IDT 的用途。

使用 NI 解決方案的優勢

NI 解決方案提供了許多優勢。 首先,不同於之前的混合方式,我們可以合併測試頭,藉此降低製造環境內可能的故障點數量,同時縮短維護和維修所需的停機時間,並且騰出更多空間。 此外,這個系統具有可互換的介面卡,相同的測試儀設定可用於不同的裝置類型,因此擴充了我們的裝置測試範圍。 這個多點系統可說是貨真價實的平行測試系統,高準確度的效能參數有助於優化硬體,所以能夠提高測試產能。 最後,相較於其他整合式的替代方案,這項解決方案的成本較低,主要是因為我們只需要建置一組儀器即可,順帶減少了必須維護的系統數量。

未來的成長規劃

IDT 生產測試廠房所安裝的 NI STS 可以全天候運作。 我們的測試時間縮短了 10% 到 25%,量測功能和準確度也有所提升,並且在測試廠房騰出更多空間,進一步提高測試儀的生產效能。 有了 NI STS,我們即可淘汰老舊且難以支援/維護的測試系統,藉此提高測試效能、降低整體測試成本。 其中一些老舊的系統具有高度的電力和冷卻需求,因此成本也較高,不過 NI STS 只要插入一個 110 V 的插座就行了,不需要額外的設備。 舊系統內每個元件每小時的測試成本是 NI STS 的兩倍。 除此之外,我們的 NI STS 可透過確實的平行測試功能,針對多個測試地點執行高效能量測作業,進一步降低測試成本。

NI STS 是一種可擴充的測試儀系列,提供了一個 (STS T1)、兩個 (STS T2) 和四個 (STS T4) 內部 PXI 機箱等機型選項。 剛開始我們選用了 T2 機型設計出 NI STS,並且額外升級改良了一些地方。 這種系統的最大賣點就是可以針對個人需求而擴充測試平台。 在此之前,內部單位幾乎不可能共用測試系統,不過現在有其他團隊也在評估我們的 NI STS。 其他單位的測試需求和我們目前的系統設定完全不一樣,但是 PXI 平台的開放式架構卻可以讓使用者把新功能加入原始的 IDT 系統設定,我們也透過生產程序證實了這一點。

雖然沒有任何一個 ATE 平台可滿足所有的情境需求,但我們知道這個 ATE 平台可針對多個單位重新設定並重複使用,只要簡單切換介面卡或內部的儀器模組就行了。 有了 NI STS,我們即可定義一或兩種系統設定,並且把這些系統用於生產測試廠房,滿足 IDT 所有單位的不同需求。 我們所設計的 NI STS 可以在必要時輕鬆切換介面卡,打造出不同的硬體設定。 這種功能可以大幅簡化我們的整體測試作業,進一步降低整體的測試成本。

最後,我們可以擺脫大型 ATE 的廠商,不必受限於硬體淘汰週期,還能夠根據自己的整體需求做出最佳測試策略; 我們也可以保有目前和未來的測試軟硬體投資,針對可預見的未來重複使用。

 

圖 2. NI STS 可擴充測試儀系列

圖 3. 在 IDT 製造廠房內執行生產測試的 NI STS

圖 4. 傳播延遲重複率測試

圖 5. 輸出歪曲重複率測試

Author Information:
Glen E. Peer
Integrated Device Technology Inc.

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