半导体验证的重要转变

　　期以来，许多公司在极力提升研发投资回报的同时，面临着降低半导体验证的成本并提高验证作业量的问题。要把成本降至、把工作台占地面积减至及把时间缩至短的一项解决方案，便是针对仪器系统的PCI扩展(PXI)。多年来，这些公司在机架上装载速度更慢、体积更臃肿、价格更贵的独立式仪器系统，如示波器、函数信号产生器及电源。如今，半导体验证采用模块化形式的PXI标准及利用处理器技术的控制器，速度能够提升至以前的10倍，而空间占用及价格仅相当于以前的一小部分。

　　由于大幅提高了带宽，PXI如今能够应用于测试宽广阵容的交流(AC)(时序特性)和直流(DC)性能参数，提供验证所需的和准确度。本文将探讨安森美半导体如何使用PXI平台，改变公司的半导体验证，大幅改善测试总成本及作业量。

　　安森美半导体迫切需要以低成本方案，提升它的新产品发布及既有产品的验证数量。在缩短*估周期时间及降低成本的同时，公司也期望获得高准确度及高的系统，且要能够轻易地通过软件和硬件升级。新的系统需要处理公司较早推出的高速及金属门产品以及电压电平转换器的通道数量(channel count)问题。

　　半导体技术前进的步伐很快，通常致使成本高昂的测试设备很快就变得落后于应用的需求。新一代的测试平台需要足够灵活，配合公司发展。目标是提供可升级的性能，且这性能需要能以极低的成本，轻易地集成到系统之中。

　　以前的验证平台存在隐性成本，即测试时间。由于处理器速度不同以及测试设置复杂，独立式仪器系统常常会阻碍测量数量。虽然可以使用公共软件平台来自动测试，但执行速度却受到系统中速度慢的独立仪器所限制。

　　，仪器本身的成本也成为一个问题。降低测试成本表示精查系统的每一个元件。在独立仪器系统上的投资会导致不能在不同仪器系统之间共用的冗余元件带来的额外成本问题。例如，仪器底盘、处理器及电源就可以共用。完成一些研究后，发现安森美半导体需要为独立式仪器系统支付会比模块化仪器平台多3到5倍的成本。

　　测试平台用于半导体器件的交流及直流参数测试。过去，交流参数的验证使用多个独立高带宽示波器，以16通道来执行。采用PXI平台意味与其投资6万美元购买4台频率1 GHz的示波器，不如购买1台NI PXI-5154 1 GHz数字化仪(digitizer)、2台NI PXI-2547八到一(8-to-1)多工器及1台有源探头，总成本低于2万美元，仅相当于前者的一小半。此外，在维持测量性能及完整性的同时，还将提供了3倍的成本节省。除了节省成本，安森美半导体的新平台执行测试的速度还比以前快10倍。

　　在自动测试系统中使用独立仪器时，有两项主要的考虑因素：一是测试系统中不同仪器的处理器速度不同，二是用于连接所有仪器的总线速度问题。很多系统基于通用接口总线(GPIB)。 如今基于PCI底板的模块化方法不仅增加数量，还提供未来进一步改进的途径，只需要在新的处理器上简单地升级PXI控制器即可。

　　转向PXI验证平台并非没有挑战。其中的一项挑战就是连接待测器件。采用4台独立示波器时，安森美半导体能够同时连接及端接(terminate)待测器件的所有通道。数字化仪像大多数独立示波器一样，提供50 Ω及高阻抗(1 MΩ)的端接。

　　双通道数字化仪的挑战是同一时刻待测器件上仅有2个信号是高阻抗或50 Ω端接，而板上的其它信号则未端接。这类平台需要连接解决方案，支持以低电容负载提供高带宽测量；低电容负载通常与有源探头相关，独立式示波器常常配备有源探头，但数字化仪却没有配备有源探头。

　　安森美半导体将高阻抗有源探头及探头电源集成至系统中，能够采样及恰当地端接待测器件的所有通道，而不减轻输入或输出负载。业界的大多数半导体产品能够使用这种方法来验证交流时序特性。基于PXI的模块化方法使测试平台在半导体器件性能持续提升时，能够快速地适应变化的测量要求。

　　转向PXI验证平台要解决的第二项挑战，是需要创建仪器系统的软件界面，且这接口要能够让我们的工程师和技术人员快速熟悉及使用。安森美半导体采用Systems Integration Plus(SIP)公司的服务，克服了这项障碍。SIP公司位于美国亚利桑那州Scottsdale，是美国国家仪器(NI)联盟伙伴，且通过了LabVIEW开发商。他们进一步开发了称作“虚拟仪器(vi)”的子程序(sub routine)，为测试提供容易使用的界面。

　　大多数测试及产品工程师期望能够在其示波器上旋转按钮及按压按键。虚拟仪器平台中的数字化仪的不同之处，在于这些按钮及按键如今能够使用鼠标点击来操作。大多数PXI仪器供应商都提供“软”前端面板，以此复制独立仪器上所具有的硬件前端面板。我们选择在LabVIEW环境中利用vi，使我们可以定制用户界面及我们应用的测量程序。通过这种方式，这种新一代测试平台能够省下经常性开支，提供传统独立仪器更复杂用户界面中可见的更长学习曲线。

　　总言之，PXI平台为半导体设计验证设立了新的标准，突破了此前测试方法学的惯例及限制。安森美半导体利用模块形式的PXI及PC的处理速度，能够将半导体验证速度加快10倍，并将测试系统的占位面积减小到前一代测试方案所占用空间的一小部分。如今，随着基于PXI的模块化仪器的性能接近独立仪器提供的性能，PXI为半导体验证实验室中经常测试的交流性能参数提供了高和高准确度的测量途径。