邁來芯公司基于NI PXI 平臺實現了IC特性分析測試的全球標準化。邁來芯專家撰文詳細介紹了項目思路及實現用的工具。

除了邁來芯，NI的半導體測試解決方案還幫助了安森美、英飛凌、高通、英特爾、博通等公司實現測試創新。

以下是邁來芯專家撰寫的技術文章，全面地講述了項目挑戰、項目實現方案及用到的測試工具。

作者信息：

Christian Paintz - Melexis GmbH:Characterization Competency Center Manager

Nicolas Simonne - Melexis Bulgaria Ltd:Test Competency Center Manager

項目挑戰

部署標準化的全球IC驗證測試策略，從而提高測試的一致性，擴大測試覆蓋范圍，并提供更有效的統計分析結果，幫助Melexis加快產品上市速度，并縮短產品驗證、確認和特性分析的時間，同時提高產品質量。

解決方案

我們將PXI平臺廣泛應用到我們的研發中心，并組建了全球PXI champion團隊，從而在全球范圍內建立標準的驗證流程，得益于此，我們提高了測試覆蓋率，增強了分析能力，同時提高了產品質量，這是傳統機架式和臺式儀器無法比擬的。

邁來芯(Melexis)是一家全球微電子半導體供應商，也是為電機控制、汽車網絡、無線通信和傳感系統提供混合信號（模擬和數字）IC的主要供應商之一。

我們生產IC已有二十多年了。我們全球研發團隊每年都致力于生產數十種新型智能IC和傳感器組件。自1988年在比利時成立公司以來，我們已在14個國家/地區擁有1,100多名員工。

將創新產品安全地生產出來以及按時交貨對于邁來芯及客戶的共同成功至關重要。為了實現這一目標，邁來芯全球各團隊通力協作，不斷推動技術突破。

IC特性分析和驗證

特性分析系統以及PXI系統和DUT的接口板細節圖

邁來芯特性分析系統正在不同溫度下進行測試圖

我們的產品廣泛應用于汽車行業，而眾所周知，汽車行業要求必須保證產品零缺陷。這意味著所有組件、子組件和IC的制造和交付均應無任何缺陷。

為了滿足這一要求以及維護我們在汽車行業的品牌信譽，同時結合我們在對汽車和卡車所需的高質量A/D IC和傳感器組件的工程和測試經驗，我們對IC特性分析儀器提出了很高的要求和標準。為了進一步推動公司的發展，我們希望提高統計分析的質量，以證明我們的產品是完美無缺的，同時也希望可以在所有設施上實施相同的測試質量標準。

我們的IC需要在汽車-40至150°C的溫度環境內運行。在邁來芯，我們需要根據多種標準在整個溫度范圍內進行驗證。而且我們的混合信號IC多種多樣，包括MEMS、致動器、磁性和壓力傳感器，這不僅增加了復雜性，也增加驗證、驗證和特性分析測試的負擔。

我們以前的特性分析系統由來自不同供應商的臺式儀器堆疊而成。而且全球不同開發和測試站點采用的測試系統也可能各不相同。

部署真正的全球標準化特性分析平臺

PXI champion正在使用LabVIEW和PXI系統來分析產品特性

正在進行特性分析的產品，PXI系統位于負載板下方

我們希望對全球不同站點的特性分析過程進行標準化，并持續進行優化，以提高特性分析的質量。此外，通過標準化，我們還減少了測試時間，這可以幫助我們對更多樣品進行特性分析，從而進一步提高統計分析的質量，甚至有助于縮短產品上市時間。

由于所有站點之間沒有一個標準的特性分析平臺，因此我們決定循序漸進，先在驗證等階段進行試點，確保所選擇的測試儀器選擇符合我們的目標。

我們的一個目標是使用相同的特性分析設備來為客戶測試試生產樣品和首樣。該設備應能夠為特性分析和試生產測試提供足夠高的吞吐量和準確性。

使用PXI平臺進行試生產測試可讓測試工程師專注于認證和生產測試解決方案，從而縮短了工業化時間/產品上市時間。

另一個目標是提供一種測試解決方案，以從研發IC驗證和特性分析平穩過渡到工業化和生產測試。

基于這些需求，我們認為NI PXI平臺可以為我們帶來三個主要優勢：

① 提高特性分析的質量。我們可以測試更大量的統計數據/樣本，從而盡可能發現并修正產品中的所有設計錯誤

② 我們可以利用高度集成的模塊化平臺來縮短特性分析所需的時間。

③ 將特性分析系統應用到試生產測試/專注于生產測試

NI PXI平臺提供了更高的測量精度、更短的設置時間以及更高的測試吞吐量，而且各站點特性分析步驟之間可進行比較，所有這些都有助于提高特性分析的質量。這也使我們確信PXI平臺是最適合我們的選擇。

PXI Champion

與NI銷售代表探討過后，我們開始了一個為期六個月的試點項目，其中使用了兩個完全相同的PXI系統配置。我們的標準PXI系統在PXIe-1085機箱中容納了一個PXIe-8840控制器、兩個PXIe-4112可編程電源、兩個PXI-4071/81數字萬用表、一個PXI-6509數字I/O模塊，一個PXIe-4143 SMU和一個PXIe-6555（PPMU） 高速數字I/O模塊。

機箱尺寸為19英寸，而且還提供了額外的連接組件來連接定制接口板，以便連接DUT。我們還使用LabVIEW軟件來構建測試序列。在邁來芯的這個應用中，相對于TestStand軟件提供的自動化功能，我們更喜歡LabVIEW的靈活性。我們計劃在試生產測試中對TestStand進行更詳細的評估。

在此方法中，一個非常重要的因素是一致性。由于每個應用和產品各不相同，我們往往會習慣性地添加模塊或自行編寫軟件來快速解決問題，而不會去咨詢用戶的意見或考慮流程的標準化。

這也就是我們為什么組建PXI champion團隊的原因。PXI champion是指接受過LabVIEW開發環境培訓，并且對PXI架構、儀器和測試要求有深入了解的工程師。

PXI champion能夠使用PXI系統和LabVIEW（=軟件框架）來開發測試例程，以驗證其用途以及系統是否符合預期。PXI champion還會舉行內部電話會議，以使每個人都了解軟件框架的最新進展和討論結果。我們還讓NI參與到我們軟件平臺的代碼審查，以確保與行業最新實踐保持一致，并討論了PXI Champion Team發現的一些常見問題的解決方案選項。

試點期結束后，邁來芯開發經理認為試點項目獲得了成功。之后便啟動了一個投資周期，目標是為每個特性分析工程師提供標準的邁來芯PXI系統配置。

現在每個站點都擁有自己的PXI champion，他們負責為其他工程師解惑，收集用戶反饋并培訓用戶，并與我們的全球PXI委員會互動，以對軟件框架實施變更，同時交流想法和分享反饋意見。

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PXI在特性分析中的優勢

在進行標準化之前，我們的特性分析實驗室使用了一系列專用臺式儀器，例如波形發生器、電源、數字pattern發生器和源測量單元(SMU)，所有儀器均通過GPIB連接。在實現基本的自動化后，我們很快就看到GPIB通信幫助我們縮短了測試時間。

此外，隨著測量和測試要求的變化，系統設置、布線和配置也需要隨之更改。這會占用大量時間，而且無法提高測量的可重復性。PXI模塊化儀器的最大優勢在于，我們可以在同一設備上進行一次又一次的測量。我們設計了一個可編程的PXI負載板，通過一個總線系統將引腳連接到PXI通道。我們可以使用負載板來同時分析多達四個IC的特性，具體取決于IC的引腳數。我們還可以通過自動化程序，自動執行某個溫度范圍內各種測試條件下絕大多數的特性分析測試。效率明顯提高了。

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統計分析方面的改進

使用以前的臺式系統，我們只能測試數量非常有限的樣品（最多10個）。而使用基于PXI的特性分析測試系統，雖然我們花費了大約相同的時間來開發LabVIEW例程，但是之后我們可以對數十個樣品進行特性分析，對數百個零件進行試生產測試。

盡管開發時間差不多，但開發完成之后，就可以通過自動化來測試更多樣品。這有助于提高統計分析的質量，從而提供更高的準確性。此外，得益于可復用的標準化平臺，下一代IC的設計和開發時間也將大大減少。

結論

我們現在仍在學習和摸索中。現在使用新舊平臺的開發時間差不多，我們希望在不久的將來可以進一步縮短開發時間。我們需要學習PXI，PXI Champion團隊可以幫助我們制定框架。我們還改進了內部自研的驅動程序，并開發了許多標準測量程序（CAN、LIN等的特性分析）。這些測量程序開發完成后，特性分析就變得容易了。

我們在全球的所有新項目和開發都使用NI PXI平臺進行特性分析。所有的團隊都在使用PXI和LabVIEW，開發速度都提高了。此外，我們也正使用PXI進行所有的概念驗證，這可能需要1-2年的時間。

我們還可以執行試生產測試，每小時可驗證多達80個IC，每次最多可同時驗證4個IC。基于PXI平臺，我們還計劃利用特性分析平臺的自動化測量功能，來進行試生產測試。由于生產的目標是按時向客戶交付產品以及創造業務價值，所以我們不需要更換平臺，反而使用PXI進行預測試有助于縮短產品上市時間。

如果所有后期部署計劃都順利完成并達到了我們的目標，也就是說如果證明PXI平臺可以提高特性分析質量并加速我們的驗證和工業化過程，我們會考慮下一步將NI基于PXI的半導體測試系統 (STS) 部署到我們的生產車間。