広帯域​5G​デバイス​の​テスト​における​5​つ​の​課題

広帯域​5G​デバイス​を​扱う​設計​者​や​テスト​エンジニア​は、​信頼​性​に​優​れ​た​新しい​チップ​を​設計​する​ため、​費用​対​効果​が​高​く、​正確​で​迅速​な​テスト​ソリ​ュ​ー​ション​を​必要​として​い​ます。​ここ​では​広帯域​5G IC​テスト​の​重要​な​課題​と​ソリューション​について​ご​紹介​し​ます。

1. 波形​は​広帯域​に​なり、​複雑​化​し​てい​ます。

5G New Radio​に​は​2​種類​の​波形​が​含​まれ​ます。

  • ダウン​リンク​と​アップ​リンク​で​サイ​クリック​プレフィックス​OFDM(CP-​OFDM)​を​使用
  • 離散​フーリエ​変換​拡散​OFDM(DFT-​S-​OFDM)​(アップ​リンク​のみ):​この​波形​は、​LTE​の​シングル​キャリア​周波数​分割​多元​接続​(SC-​FDMA)​と​共通

 

5G​デバイス​テスト​に​携わる​研究者​や​エンジニア​は、​設計​や​テスト​ベンチ​間​で、​5G​の​波形​を​作成、​分配、​および​生成​する​という​新しい​課題​を​抱え​てい​ます。​エンジニア​は、​非常​に​複雑​で​規格​に​準拠​した、​これまで​以上​に​広帯域​幅​の​アップ​リンク​と​ダウン​リンク​の​信号​を​扱​わ​なく​て​は​なり​ま​せん。​これら​に​は、​様々​な​リソース​割り当て、​変調​と​符号​化​の​セット、​復調/​サウンディング/​位相​トラッキング​の​情報、​および​シングル​キャリア​構成​と​隣接/​非​隣接​の​キャリア​アグリ​ゲ​ー​ション​構成​が​含​まれ​ます。

 

テスト​ベンチ​間​で​この​よう​な​波形​を​生成、​解析、​共有​し、​DUT​を​完全​に​特性​評価​する​こと​が​可能​な、​5G​規格​準拠​の​ツール​セット​を​選択​する​必要​が​あり​ます。

2. 計測器は広帯域かつ線形的でなくてはならず、​費用​対​効果​の​高い​方法​で​広範囲​の​周波数​に​対応​する​必要​が​あり​ます。

RF​エンジニア​は​航空​宇宙​や​軍事​関連​の​業界​で​ミリ​波​用​の​高価​な​専用​テスト​システム​を​使用​してき​ま​した​が、​これ​は​大量​市場​の​半導体​業界​にとって​未開​の​領域​です。​エンジニア​は、​市場​投入​まで​の​時間​を​短縮​する​ため、​より​多く​の​テスト​ベンチ​を​構成​できる、​費用​対​効果​の​高い​テスト​装置​を​必要​と​し​ます。​この​新しい​ベンチ​は、​高​線形​性、​広い​帯域​幅​で​の​狭い​振幅​と​位相​確度、​低位​相​ノイズ、​マルチ​バンド​デバイス​用​の​広範​な​周波数​帯、​および​他の​ワイヤレス​規格​と​の​共存​を​テスト​する​機能​に​対応​し​て​いる​必要​が​あり​ます。​優​れ​た​ハードウェア​とともに、​ソフトウェア​ベース​の​モジュール​式​テスト/​計測​ベンチ​が​あれ​ば、​新しい​テスト​要件​に​迅速​に​適応​でき​ます。

 

既存​の​周波数​帯​と​新しい​周波数​帯​の​両方​で​パフォーマンス​を​評価​できる、​広帯域​テスト​プラットフォーム​に​投資​する​必要​が​あり​ます。​現在​の​規格​と​の​共存​を​サポート​する​だけ​で​なく、​時間​の​経過​とともに​進化​する​規格​に​適応​させる​こと​が​可能​な​計測​器​を​選択​する​こと​が​重要​です。

3. コンポーネント​の​特性​評価​と​検証​では、​さらに​テスト​が​必要​となり​ます。

6 GHz​未満​や​ミリ​波​の​周波数​といった​広帯域​の​信号​を​使用​する​場合、​RF​通信​用​コンポーネント​の​優​れ​た​性能​を​特性​評価​および​検証​する​必要​が​あり​ます。​エンジニア​は、​マルチ​バンド​の​パワー​アンプ、​低​ノイズ​アンプ、​デュプレクサ、​ミ​キサ、​フィルタ​など​の​革新​的​な​設計​を​テスト​する​だけ​で​なく、​改良​さ​れ​た​新しい​RF​信号​チェーン​が​4G​規格​と​5G​規格​の​同時​運用​を​サポート​し​て​いる​こと​を​確認​し​なく​て​は​なり​ま​せん。​また、​大幅​な​伝搬​損失​を​克服​する​ため​に、​ミリ​波​5G​では​ビーム​フォーミン​グ​サブシステム​と​アンテナ​アレイ​が​必要​で​あり、​これら​に​は​高速​かつ​信頼​性​の​高い​マルチポート​テスト​ソリ​ュ​ー​ション​が​求め​ら​れ​ます。

 

ビームフォーマ、​FEM、​トランシーバ​に​対応​する​ため​に、​テスト​システム​で​マルチ​バンド​と​マルチ​チャンネル​の​両方​の​5G デバイス​を​処理​できる​こと​を​確認​する​必要​が​あり​ます。

4. Massive MIMO​および​ビーム​フォーミン​グ​システム​の​OTA(無線)​テスト​の​場合、​従来​の​計測​は​空間​に​依存​し​ます。

5G​ビーム​フォーミン​グ​デバイス​を​扱う​エンジニア​は、​送受信​経路​を​評価​し、​TX​と​RX​の​補償​処理​を​改善​する​という​課題​に​直面​し​てい​ます。​たとえば、​送信​パワー​アンプ​に​圧縮​が​与​え​られる​と、​振幅、​位相​シフト、​および​受信​パス​の​LNA​が生成しないその他の熱効果を発生させます。​さらに、​移​相​器、​可変​アッテネータ、​ゲイ​ン​制御​アンプ、​および​他の​デバイス​の​許容​範囲​によって、​チャンネル​間​で​不​均等​な​位相​シフト​が​起きる​可能性​が​あり、​これ​は​予想​さ​れる​ビーム​パターン​に​影響​を​及​ぼ​し​ます。​この​よう​な​影響​を​計測​する​に​は、​TxP、​EVM、​ACLR、​感度​など​の​従来​の​計測​を​空間​依存​で​行う​無線​(OTA)​テスト​の​手順​が​必要​です。

 

計画​さ​れ​た​テスト​時間​を​超過​する​こと​なく、​5G​ビーム​フォーミン​グ​システム​を​より​正確​に​評価​する​ため​に​は、​高速​かつ​高​確度​の​モーション​コントロール​と​RF​計測​を​同期​させる​OTA​テスト​技術​を​使用​する​必要​が​あり​ます。

5. 量産​テスト​では、​迅速​かつ​効率​的​な​スケーリング​が​求め​ら​れ​ます。

新しい​5G​アプリケーション​と​業界​の​台頭​により、​メーカー​が​1​年間​に​製造​する​必要​が​ある​5G​コンポーネント​および​デバイス​の​飛躍​的​な​増加​が​見込​まれ​ます。​メーカー​は、​新しい​デバイス​の​複数​の​RF​パス​と​アンテナ​構成​を​迅速​に​校正​し、​OTA​ソリューション​を​加速​し​て​信頼​性​と​再現​性​を​備え​た​製造​テスト​の​結果​を​得​な​け​れ​ば​なら​ない​という​課題​に​直面​し​てい​ます。​ただし、​RFIC​の​大量​生産​の​場合、​従来​の​RF​チャンバ​は​製造​現場​の​スペース​を​占有​し​すぎ、​マ​テ​リアル​ハンドリング​フロー​を​中断​し、​設備​投資​額​を​増加​させる​可能性​が​あり​ます。​こうした​問題​に​取り組む​ため、​OTA​対応​の​IC​ソケット​(アンテナ​内蔵​の​小型​RF​筐​体)​が​市販​さ​れ​始めて​おり、​これら​は​縮小​さ​れ​た​フォーム​ファクタ​で​半導体​OTA​テスト​機能​を​提供​し​てい​ます。

 

特性​評価​と​製造​テスト​データ​の​相関​を​簡素​化​する​ため​に、​ラボ​グレード​の​5G​計測​器​を​製造​現場​まで​拡張​する​ATE​プラットフォーム​を​選択​する​必要​が​あり​ます。

テクニカル​ホワイト​ペーパー


エンジニア​の​ため​の​5G​半導体​テスト​ガイド

複雑​な​広帯域​5G IC​テスト​の​役に立つ、​エンジニア​の​ため​の​5G​半導体​テスト​ガイド​を​ぜひ​ご覧​くだ​さい。​サブ​6 GHz​と​ミリ​波​の​IC​テスト​において​時間、​コスト、​品質​の​トレードオフ​を​思案​さ​れ​て​いる​方​へ​の​必読​資料​です。​この​ガイド​に​は、​カラー​図解、​テスト​の​推奨​手順、​よく​ある​間違い​を​回避​する​ため​の​ヒント​など​が​含​まれ​てい​ます。

 

トピック​の​内容

  • 広帯域​5G​の​ダウン​リンク​および​アップ​リンク​OFDM​波形​を​操作​する
  • 広域​の​周波数​範囲​に​対応​する​広帯域​テスト​ベンチ​を​構成​する
  • 5G​ビーム​フォーミン​グ​における​一般​的​な​誤差​の​原因​を​回避​する
  • 無線​TX/​RX​テスト​手順​の​テスト​時間​を​削減​する
  • ミリ​波​RFIC​の​量産​用​RF​チャンバ​の​代替​手段​を​選択​する

革新​的​な​5G​テスト​ソリ​ュ​ー​ション