NI STS(Semiconductor Test System)으로 테스트 비용을 절감한 IDT사의 솔루션 사례

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"기존의 ATE 시스템을 사용하면 테스트 시스템이 낡거나 새로운 테스트 요구사항을 반영할 수 없는 경우, 많은 비용을 들여 시스템을 재정비해야 합니다. 그러나 STS는 오픈 PXI 아키텍처를 갖추고 있기 때문에 초기 투자를 보존할 수 있고, 기존 시스템을 폐기하지 않고도 업그레이드를 통해 개선시킬 수 있습니다. "

- Glen E. Peer, Integrated Device Technology Inc.

The Challenge:
기존 ATE시스템은 노후화되는 반면, 갈수록 디바이스 성능에 대한 요구는 늘어나고, 테스트 비용을 계속 증가하는 상황에서 자사는 보다 높은 테스트 성능 조건을 지속적으로 충족시킬 수 있는 테스트 시스템을 구축해야 했습니다.

The Solution:
NI STS(Semiconductor Test System)의 오픈 PXI 아키텍처가 제공하는 유연성 및 여러 기능을 활용해 갈수록 높아지는 성능 조건을 만족시킬 수 있는 테스트 플랫폼을 재설정하였습니다. 또한, 새로운 시스템은 기존의 ATE 시스템처럼 테스트 시스템을 재정비하는데 높은 비용이 들거나, 시스템을 폐기해야 하지 않고 초기 투자를 보존할 수 있어야 합니다. NI STS를 사용한 결과, 테스트 성능을 증대할 수 있을 뿐 아니라 유지 관리가 어렵던 기존의 테스트 시스템을 처분하여 전체 테스트 비용을 절감할 수 있었습니다.

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

IDT는 저전력 디바이스부터 고성능 디바이스까지 다양한 혼합 신호 반도체 솔루션을 제공하는 기업입니다. 세계 최고 실리콘 타이밍 디바이스(클럭 IC) 공급업체인 IDT는 업계에서 가장 광범위한 네트워킹 및 통신, 소비자용 및 컴퓨팅 어플리케이션 등 다양한 제품 포트폴리오를 제공합니다.

IDT의 제품 성능이 향상됨에 따라, 생산 테스트 조건도 따라잡기 힘들 정도로 빠른 속도로 변화하고 있습니다. 고성능 측정을 위해 기존에 사용하였던 ATE 시스템은 비용이 많이 들 뿐 아니라, 여러 기능을 추가해야 했기 때문에 부가 비용도 발생했습니다. 또한, ATE 시스템의 경우 성능을 향상시키기 위해 테스터를 업그레이드하려면, 새로운 버전의 플랫폼으로 업그레이드하고 사용하던 플랫폼은 폐기해야 합니다. 따라서 기존 플랫폼에 투자한 대부분의 비용을 포기해야만 했습니다.

이 문제를 해결하기 위해 설치된 테스트 시스템을 기반으로 자사 고유의 솔루션을 제작하였습니다.  ATE 업체의 다양한 모델을 사용해본 경험을 바탕으로, ATE 플랫폼의 수명을 연장하면서 비용을 절감하고 측정 기능도 개선할 수 있었습니다.

테스트의 진화

IDT사의 타이밍 디바이스 부서에서 테스트 방식이 어떻게 변경되었는지 살펴보겠습니다. 처음에는 높은 비용의 상용 ATE 시스템을 사용하였습니다. 그러나 이 시스템의 비용이 너무 높다는 것을 깨닫고 자체의 테스트 시스템을 구축하기로 하였습니다. 자체 제작한 시스템은 우리가 원하는 높은 성능을 제공하였지만, 우수한 병렬성 및 외부 장비 연동과 같은 상용 플랫폼이 제공하는 장점을 제공하지는 못했습니다. 따라서, 두 방식을 혼합한 하이브리드 방식을 사용하기로 하고 저가형 상용 ATE 시스템을 자체 시스템과 통합하였습니다. (그림 1)

그림 1. 저가형 상용 ATE 시스템과 자체 제작한 시스템을 통합하였습니다.

이 방법이 효과가 있었지만, 결국에는 하드웨어가 노후되어 ATE 시스템을 교체해야 했고 시스템을 다시 설계해야 하는 번거로움이 있었습니다. 또한, 이러한 하이브리드 방식은 엔지니어링과 성능 측면에서 효과적이었지만 생산이 쉽지는 않았습니다. 일반적으로, 새로운 엔지니어링 개선 사항들이 ATE 시스템에 적용되면 대량 생산 환경에서 시스템을 지원하기가 매우 어렵습니다. 케이블, 하드웨어, 복잡하게 얽힌 DUT 보드를 ATE 시스템에 추가할 경우, 대량 생산 환경에서 생산시 오류가 발생할 확률이 높아집니다.

가장 이상적인 솔루션은 오픈 아키텍처를 갖춘 테스트 시스템을 설계하거나 채택하는 것입니다. 즉, 오픈 아키텍처를 사용하면 값비싼 ATE를 업그레이드하거나 새로 설계할 필요 없이 기존의 투자를 토대로 테스터를 구축할 수 있기 때문입니다.  IDT는 하드웨어가 노후화되지 않고 기술이 변화함에 따라 재사용 가능한 아키텍처가 필요하였습니다. NI STS는 우리가 원하는 아키텍처를 제공하였습니다.

NI STS의 PXI 플랫폼은 우리가 겪는 문제를 해결하는 완벽한 솔루션을 제공하였습니다. STS는 테스터 메인프레임 안에 여러 개의 PXI 섀시를 탑재함으로써 확장 기능을 제공하여, 사용자들이 테스터의 기능을 추가, 개선할 수 있도록 합니다. 오픈 표준인 PXI의 특징을 통해, 사용자들은 여러 업체에서 제공하는 계측기 중 각자의 요구에 맞는 계측기를 유연성있게 선택할 수 있습니다. 이는 ATE 하드웨어 제공 업체의 선택의 폭이 매우 좁았던 것과 대조됩니다.

NI STS는 테스터가 점차 확장될 때에도 IDT사에게 완벽한 솔루션을 제공하였습니다.  NI STS를 사용하여, 우리의 성능 조건을 충족하기 위해 필요한 모듈과 컴포넌트만을 사용하여 고성능 저비용 테스트 플랫폼을 구축할 수 있었습니다. NI STS의 오픈 아키텍처를 통해 이 모든 것이 보다 쉽게 구현되었습니다.

지난 1년간 NI STS를 사용한 동안, IDT는 지속적으로 변화하는 테스트 요구에 맞게 자사의 원래의 시스템을 개선할 수 있었습니다. 시작 단계 동안의 치밀한 계획을 통해, 시스템에 개선 사항이 적용되어도 초기에 설정한 시스템과 100퍼센트 하위 호환되도록 하였습니다.  테스터를 사내에서 다양하게 확장 사용하면서 초기의 투자를 보존할 수 있었습니다.

NI 솔루션을 사용하는 장점

IDT사는 NI 솔루션이 제공하는 여러 장점을 적극 활용하였습니다. 첫째, 기존의 하이브리드 방식과 달리 테스트 헤드를 강화하여 생산시 실패의 가능성을 줄이고, 유지보수 및 수리시 비작동 시간을 줄였으며, 필요한 공간도 줄일 수 있었습니다.  또한 시스템에 상호연동 가능한 인터페이스 보드가 있고 동일한 테스터 설정을 다른 유형의 디바이스에도 사용할 수 있었으므로, 다양한 디바이스를 테스트할 수 있게 되었습니다. 여러 사이트에 사용가능한 본 시스템은 하드웨어 최적화를 위해 고정밀 성능 파라미터를 갖춘 병렬 테스트 시스템이므로 보다 높은 테스트 처리량을 구현하였습니다. 마지막으로, 본 솔루션은 다른 통합 솔루션과 비교하여 하나의 계측 세트만을 구축하면 되었고 유지해야 할 개별 시스템이 적었기 때문에 비용이 적게 들었습니다.

미래를 위한 확장 가능성

NI STS는 IDT사의 생산 현장에서 하루도 쉬지 않고 가동합니다. 테스트 시간이 25% 정도 단축되었고 측정 기능과 정확도가 개선되었으며 테스트 시설의 공간 사용도 줄어 보다 생산 효율적인 테스터를 구현하였습니다. NI STS를 통해 테스트 성능을 증대하였을 뿐 아니라 유지 관리가 어렵던 기존의 테스트 시스템을 처분하여 전체 테스트 비용을 절감할 수 있었습니다. 기존의 일부 시스템은 전력 및 냉각에 많은 비용이 들었으나, NI STS의 경우 추가의 설비 필요 없이 110 V 콘센트에 꽂기만 하면 됩니다.  기존 시스템의 단위당 시간별 테스트 비용은 NI STS의 두 배에 달했습니다.  또한, NI STS는 병렬 테스트 기능을 통해 여러 테스트 사이트에서 고성능의 측정을 제공하여 테스트 비용을 더욱 절감하는 결과를 가져왔습니다.

NI STS는 1개(STS T1), 2개(STS T2) 및 4개(STS T4)의 내부 PXI 섀시를 사용하여 확장할 수 있는 테스터 제품군입니다. IDT는 향후 업그레이드 및 개선을 염두에 두고 NI STS에 T2 모델을 선택하였습니다. 우리만의 고유한 요구에 맞게 테스트 플랫폼을 확장할 수 있다는 점은 NI STS의 가장 큰 강점 중 하나입니다.  이전에는 테스트 시스템을 사내 다른 부서와 공유하기가 어렵거나 불가능하였지만, 이제 다른 팀에서도 NI STS를 사용할 수 있게 되었습니다. 다른 그룹에 필요한 테스트는 현재 설정으로 처리할 수 있는 테스트와 성격이 달랐지만, PXI의 오픈 플랫폼을 사용하여 이미 검증된 시스템에 원하는 기능을 추가할 수 있었습니다.

모든 상황에 맞는 이상적인 ATE 플랫폼은 존재하지 않을 것입니다. 그러나 이번을 계기로 재설정가능하고 간단한 인터페이스 보드 변경 또는 계측 모듈 변경만으로 여러 부서에서 재사용할 수 있는 ATE 플랫폼을 최초로 경험하였습니다. IDT는 NI STS를 사용하여 하나 또는 두 개의 시스템 설정을 정의한 후 이 시스템을 생산 테스트에 사용함으로써 사내 모든 부서의 각기 다른 요구를 충족할 수 있었습니다. 우리만의 NI STS를 설계하여 인터페이스 보드만 변경하여 필요한 다양한 하드웨어 설정을 구현하였습니다. 이를 통해 테스트의 전 과정이 매우 단순화되고 테스트 비용이 상당히 절감될 것입니다.

결과적으로 ATE 업체에서 제공되는 하드웨어에 의존하거나 하드웨어의 노후화를 우려할 필요 없이, 우리만의 요구에 가장 적합한 테스트 전략을 마련할 수 있을 것입니다. 테스트 하드웨어 및 소프트웨어에 대한 현재와 미래의 투자를 보존할 수 있으며 재사용할 수 있을 것입니다.

 

그림 2. NI STS 확장가능한 테스터 제품군

그림 3. IDT의 생산 시설 내에서 생산 테스트에 사용되는 NI STS

그림 4. 전달 지연 반복성 테스트

그림 5. 출력 스큐 반복성 테스트

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

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