"透過(guò) NI PXI 技術(shù)為架構(gòu)的新平臺(tái)，我們不僅保有量測(cè)的效能與精確度，并降低 3 倍的成本達(dá)到 10 倍的半導(dǎo)體檢驗(yàn)速率。"——Ray Morgan, ON Semiconductor 

挑戰(zhàn):

 以低價(jià)位解決方案進(jìn)行精確作業(yè)，并可透過(guò)軟件與硬件輕松升級(jí)，且同時(shí)提升新款與舊款半導(dǎo)體產(chǎn)品的檢驗(yàn)速率。

解決方案:
 模塊化的 PXI 架構(gòu)平臺(tái)可使用最新的處理器技術(shù)，并以更低的價(jià)位提升 10 倍的半導(dǎo)體檢驗(yàn)速度，以取代昂貴的獨(dú)立測(cè)試設(shè)備。

更新測(cè)試系統(tǒng)以滿足業(yè)務(wù)需求

 安森美半導(dǎo)體 (ON Semiconductor) 公司需要低價(jià)位的解決方案，以提升新產(chǎn)品的檢驗(yàn)速率。為了能縮短評(píng)估循環(huán)時(shí)間并降低成本，我們必須開(kāi)發(fā)精確的系統(tǒng)，并可因應(yīng)將來(lái)需要，輕松透過(guò)軟件與硬件進(jìn)行升級(jí)。針對(duì)舊款的高速與金屬閘 (metal gate) 產(chǎn)品，新系統(tǒng)必須能處理其通道數(shù)量，亦要能用于新款的高速電壓準(zhǔn)位編譯器。

 在半導(dǎo)體技術(shù)所有突破時(shí)，某些昂貴的獨(dú)立測(cè)試儀器可能隨之報(bào)廢。由于新一代的測(cè)試平臺(tái)具有足夠彈性，可跟上技術(shù)成長(zhǎng)的步伐。因此我們要以最低成本取得可升級(jí)的效能，并能將之輕松整合至未來(lái)的應(yīng)用。

 由于先前系統(tǒng)的量測(cè)速率受制于獨(dú)立儀器的處理器速度，與完整測(cè)試的設(shè)定作業(yè)，因此其隱性成本即為測(cè)試作業(yè)所需的時(shí)間。即使我們使用最常見(jiàn)的軟件平臺(tái)，欲自動(dòng)化測(cè)試作業(yè)，但是執(zhí)行速度仍受限于系統(tǒng)內(nèi)速度最慢的獨(dú)立儀器。

 此外，我們必須針對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的各個(gè)元件，降低其詳細(xì)檢驗(yàn)所需的成本，所以儀控成本亦成為問(wèn)題之一。對(duì)獨(dú)立儀器而言，亦必須提列額外成本以購(gòu)買儀器可共享的備用元件，如儀器機(jī)箱、處理器，與電源供應(yīng)器，以供不時(shí)之需。在仔細(xì)計(jì)算過(guò)后，我們甚至發(fā)現(xiàn)：若要以獨(dú)立儀器達(dá)到模塊化儀器平臺(tái)的效能，則必須多花 3 ~ 5 倍的成本。

PXI 測(cè)試系統(tǒng)的新設(shè)計(jì)

 我們的平臺(tái)可用于測(cè)試半導(dǎo)體裝置的 AC 與 DC 參數(shù)。在此之前，我們必須使用多組獨(dú)立高頻寬示波器，跨 16 個(gè)通道執(zhí)行 AC 參數(shù)的檢驗(yàn)作業(yè)。在 PXI 平臺(tái)架構(gòu)下，我們花費(fèi) 20,000 美金購(gòu)買 1 組 NI PXI-5154 - 1 GHz 示波器、2 組 NI PXI-2547 - 8x1 多工器，與所需的探針；即取代了 4 組 1GHz 示波器超過(guò) 60,000 美金的采購(gòu)成本。在獲得量測(cè)效能與精確度的同時(shí)，我們更省下 3 倍的成本。除了節(jié)省成本之外，新平臺(tái)更可達(dá)到先前測(cè)試作業(yè)的 10 倍速度。

 在自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)中使用獨(dú)立儀器時(shí)，我們必須考慮 2 個(gè)主要變量：儀器之間相異的處理器速度，與連接所有儀器的總線速度。許多系統(tǒng)均以目前最常見(jiàn)的 GPIB 界面為架構(gòu)。而模塊化儀器是以 PCI 背板為架構(gòu)，可提升現(xiàn)有系統(tǒng)的傳輸率，且若必須提升系統(tǒng)以因應(yīng)未來(lái)的需求，僅需購(gòu)買配備最新處理器的 PXI 控制器，即可完成系統(tǒng)升級(jí)。

 解決 PXI 的移植難題

 要將系統(tǒng)移植到 PXI 平臺(tái)，必須解決多個(gè)難題，包含受測(cè)裝置的連結(jié)作業(yè)。若透過(guò) 4 組獨(dú)立示波器，我們可針對(duì)單一受測(cè)裝置，同步連接并中斷所有通道。而大多數(shù)的獨(dú)立示波器，均具備 1 組 50 Ω 與 1 組高阻抗 (1 MΩ) 的端點(diǎn)。

 而雙通道示波器的難題在于，受測(cè)裝置每次僅能中斷 2 組高阻抗或 50歐姆的訊號(hào)，而裝置上的其他訊號(hào)只能處于不受中斷的狀態(tài)。此平臺(tái)需要連結(jié)功能的解決方案，以低電容負(fù)載進(jìn)行高頻寬的量測(cè) – 此特性往往與獨(dú)立高速示波器 (Oscilloscope) 的主動(dòng)式探針 (Active probe) 相關(guān)，而示波器 (Digitizer) 均未提供此功能。

 系統(tǒng)整合了由高阻抗啟動(dòng)的主動(dòng)式探針與探針電源供應(yīng)器，不需降低輸入或輸出的負(fù)載，即可針對(duì)受測(cè)裝置進(jìn)行取樣，并適時(shí)關(guān)閉所有通道。在此產(chǎn)業(yè)中，大多數(shù)半導(dǎo)體產(chǎn)品均可透過(guò)此方式檢驗(yàn) AC 的時(shí)序特性。而 PXI 架構(gòu)的模塊化功能，可讓我們因應(yīng)持續(xù)提升的半導(dǎo)體效能與速度，并可迅速修改測(cè)試平臺(tái)以滿足多變的量測(cè)需求。

 此外，我們針對(duì)儀器所建立的軟件界面，可讓工程師迅速熟悉并使用相關(guān)功能。我們同時(shí)導(dǎo)入 Systems Integration Plus Inc. (SPI Inc.)的服務(wù)而解決相關(guān)難題；SPI 公司屬于 NI 聯(lián)盟伙伴 (Alliance Partner) 的成員之一，位于亞利桑納州的 Scottsdale。該公司亦開(kāi)發(fā)LabVIEW VI 或使用者界面中的子常式 (Subroutine)，以進(jìn)行測(cè)試作業(yè)。

 大多數(shù)的測(cè)試工程師，均期待能夠旋轉(zhuǎn)示波器上的旋鈕。而虛擬儀控平臺(tái)的示波器差異在于，所有旋鈕僅需輕點(diǎn)鼠標(biāo)即可動(dòng)作。大多數(shù)的 PXI 儀器制造商均提供軟件人機(jī)界面，借以重現(xiàn)獨(dú)立儀器上的硬件前端。而我們使用 LabVIEW VI 替代了此想法，并讓我們針對(duì)應(yīng)用，客制化使用者界面與量測(cè)常式。透過(guò)此方式，我們新一代的測(cè)試平臺(tái)可將系統(tǒng)負(fù)載降至最低，并縮短熟悉界面所需的時(shí)間。

 設(shè)立檢驗(yàn)測(cè)試作業(yè)的新設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

 PXI 平臺(tái)為半導(dǎo)體設(shè)計(jì)的檢驗(yàn)作業(yè)設(shè)立的新標(biāo)準(zhǔn)，并突破了先前測(cè)試方式的諸多限制。透過(guò) NI PXI 技術(shù)為架構(gòu)的新平臺(tái)，我們不僅保有量測(cè)的效能與精確度，并降低 3 倍的成本達(dá)到 10 倍的半導(dǎo)體檢驗(yàn)速率。我們亦減少了測(cè)試系統(tǒng)的 PCB 腳位數(shù)量，可省下更多的空間。歸功于模塊化的 PXI 架構(gòu)儀器，我們現(xiàn)在可獲得更高的效能。針對(duì)半導(dǎo)體檢驗(yàn)作業(yè)常見(jiàn)的 AC 效能參數(shù)，PXI 可進(jìn)行更精確的量測(cè)作業(yè)。