迈​来​芯​公司​(Melexis)​实现​了​IC​特性​分析​测试​的​全球​标准化

“NI PXI​平台​提供​了​更高​的​测量​精度、​更​短​的​设置​时间​以及​更高​的​测试​吞吐量,​而且​各​站​点​特性​分析​步骤​之间​可​进行​比较,​所有​这些​都有​助​于​提高​特性​分析​的​质量。​这​也​使​我们​确信​PXI​平台​是​最​适合​我们​的​选择。”

- Christian Paintz, Melexis GmbH:Characterization Competency Center Manager

挑战:

部署​标准​化​的​全球​IC​验证​测试​策略,​从而​提高​测试​的​一致性,​扩大​测试​覆盖​范围,​并​提供​更​有效​的​统计​分析​结果,​帮助​迈​来​芯​加快​产品​上市​速度,​并​缩短​产品​验证、​确认​和​特性​分析​的​时间,​同时​提高​产品​质量。

解决​方案:

我们​将​PXI​平台​广泛​应用​到​我们​的​研发​中心,​并​组​建​了​全球​PXI champion​团队,​从而​在​全球​范围​内​建立​标准​的​验证​流程,​得益​于​此,​我们​提高​了​测试​覆盖​率,​增强​了​分析​能力,​同时​提高​了​产品​质量,​这​是​传统​机​架式​和​台式​仪器​无法​比拟​的。

作者:

Christian Paintz - Melexis GmbH:Characterization Competency Center Manager
​Nicolas Simonne - Melexis Bulgaria Ltd:Test Competency Center Manager

 

引言

迈​来​芯​(Melexis)​是​一家​全球​微电子​半导体​供应​商,​也是​为​电机​控制、​汽车​网络、​无线​通信​和​传​感​系统​提供​混合​信号​(模拟​和​数字)​IC​的​主要​供应​商​之一。​我们​生产​IC​已有​二​十多年​了。​我们​全球​研发​团队​每年​都​致力​于​生产​数​十种​新型​智能​IC​和​传感器​组​件。​自​1988​年​在​比利​时​成立​公司​以来,​我们​已​在​14​个​国家/​地区​拥有​1,100​多​名​员工。

 

将​创新​产品​安全​地​生产​出来​以及​按时​交货​对于​迈​来​芯​及​客户​的​共同​成功​至​关​重要。​为了​实现​这​一​目标,​迈​来​芯​全球​各​团队​通力​协作,​不断​推动​技术​突破。

 

 

IC​特性​分析​和​验证

我们​的​产品​广泛​应用​于​汽车​行业,​而​众所周知,​汽车​行业​要求​必须​保证​产品​零​缺陷。​这​意味​着​所有​组​件、​子​组​件​和​IC​的​制造​和​交付​均​应​无​任何​缺陷。​为了​满足​这​一​要求​以及​维护​我们​在​汽车​行业​的​品牌​信誉,​同时​结合​我们​在​对​汽车​和​卡车​所需​的​高​质量​A/​D IC​和​传感器​组​件​的​工程​和​测试​经验,​我们​对​IC​特性​分析​仪器​提出​了​很高​的​要求​和​标准。​为了​进一步​推动​公司​的​发展,​我们​希望​提高​统计​分析​的​质量,​以​证明​我们​的​产品​是​完美​无缺​的,​同时​也​希望​可以​在​所有​设施​上​实施​相同​的​测试​质量​标准。

 

我们​的​IC​需要​在​汽车-40​至​150°C​的​温度​环境​内​运行。​在​迈​来​芯,​我们​需要​根据​多种​标准​在​整个​温度​范围​内​进行​验证。​而且​我们​的​混合​信号​IC​多种​多样,​包括​MEMS、​致​动​器、​磁性​和​压力​传感器,​这​不仅​增加​了​复杂​性,​也​增加​验证、​验证​和​特性​分析​测试​的​负担。​我们​以前​的​特性​分析​系统​由​来自​不同​供应​商​的​台式​仪器​堆​叠​而​成。​而且​全球​不同​开发​和​测试​站​点​采用​的​测试​系统​也​可能​各不相同。

 

 

部署​真正​的​全球​标准​化​特性​分析​平台

我们​希望​对​全球​不同​站​点​的​特性​分析​过程​进行​标准​化,​并​持续​进行​优​化,​以​提高​特性​分析​的​质量。​此外,​通过​标准​化,​我们​还​减少​了​测试​时间,​这​可以​帮助​我们​对​更多​样品​进行​特性​分析,​从而​进一步​提高​统计​分析​的​质量,​甚至​有助​于​缩短​产品​上市​时间。

 

由于​所有​站​点​之间​没有​一个​标准​的​特性​分析​平台,​因此​我们​决定​循序渐进,​先​在​验证​等​阶段​进行​试​点,​确保​所​选择​的​测试​仪器​选择​符合​我们​的​目标。

 

我们​的​一个​目标​是​使用​相同​的​特性​分析​设备​来​为​客户​测试​试​生产​样品​和​首​样。​该​设备​应​能够​为​特性​分析​和​试​生产​测试​提供​足够​高​的​吞吐量​和​准确​性。

 

使用​PXI​平台​进行​试​生产​测试​可​让​测试​工程​师​专注​于​认证​和​生产​测试​解决​方案,​从而​缩短​了​工业​化​时间/​产品​上市​时间。

 

另​一个​目标​是​提供​一种​测试​解决​方案,​以​从​研发​IC​验证​和​特性​分析​平稳​过渡​到​工业​化​和​生产​测试。

 

基于​这些​需求,​我们​认为​NI PXI​平台​可以​为​我们​带来​三​个​主要​优势:

  1. 提高​特性​分析​的​质量。​我们​可以​测试​更​大量​的​统计​数据/​样本,​从而​尽可能​发现​并​修正​产品​中的​所有​设计​错误
  2. 我们​可以​利用​高度​集成​的​模​块​化​平台​来​缩短​特性​分析​所需​的​时间。
  3. 将​特性​分析​系统​应用​到​试​生产​测试/​专注​于​生产​测试

 

NI PXI​平台​提供​了​更高​的​测量​精度、​更​短​的​设置​时间​以及​更高​的​测试​吞吐量,​而且​各​站​点​特性​分析​步骤​之间​可​进行​比较,​所有​这些​都有​助​于​提高​特性​分析​的​质量。​这​也​使​我们​确信​PXI​平台​是​最​适合​我们​的​选择。

 

PXI Champion

与​NI​销售​代表​探讨​过后,​我们​开始​了​一个​为期​六个月​的​试​点​项目,​其中​使用​了​两​个​完全​相同的PXI系统​配置。​我们​的​标准​PXI​系统​在​PXIe-1085​机​箱​中​容纳​了​一个​PXIe-8840​控制器、​两​个​PXIe-4112​可​编​程​电源、​两​个​PXI-4071/81​数字​万​用​表、​一个​PXI-6509​数字​I/​O​模​块,​一个​PXIe-4143 SMU​和​一个​PXIe-6555(PPMU) 高速​数字​I/​O​模​块。

 

机​箱​尺寸​为​19​英寸,​而且​还​提供​了​额外​的​连接​组​件​来​连接​定制​接口​板,​以便​连接​DUT。​我们​还​使用​LabVIEW​软件​来​构​建​测试​序列。​在​迈​来​芯​的​这个​应用​中,​相​对于​TestStand​软件​提供​的​自动​化​功能,​我们​更​喜欢​LabVIEW​的​灵活​性。​我们​计划​在​试​生产​测试​中​对​TestStand​进行​更​详细​的​评估。

 

在此​方法​中,​一个​非常​重要​的​因素​是​一致性。​由于​每​个​应用​和​产品​各不相同,​我们​往往会​习惯​性​地​添加​模​块​或​自行​编写​软件​来​快速​解决​问题,​而​不会​去​咨询​用户​的​意见​或​考虑​流程​的​标准​化。

 

 

这​也就是​我们​为什么​组​建​PXI champion​团队​的​原因。​PXI champion​是​指​接受​过​LabVIEW​开发​环境​培训,​并且​对​PXI​架构、​仪器​和​测试​要求​有​深入​了解​的​工程​师。​PXI champion​能够​使用​PXI​系统​和​LabVIEW(=​软件​框架)​来​开发​测试​例​程,​以​验证​其​用途​以及​系统​是否​符合​预期。​PXI champion​还​会​举行​内部​电话​会议,​以​使​每个人​都​了解​软件​框架​的​最新​进展​和​讨论​结果。​我们​还让​NI​参与​到​我们​软件​平台​的​代码​审查,​以​确保​与​行业​最新​实践​保持​一致,​并​讨论​了​PXI Champion Team​发现​的​一些​常见​问题​的​解决​方案​选项。

 

试​点​期​结束​后,​迈​来​芯​开发​经理​认为​试​点​项目​获得​了​成功。​之后​便​启动​了​一个​投资​周期,​目标​是​为​每​个​特性​分析​工程​师​提供​标准​的​迈​来​芯​PXI​系统​配置。​现在​每​个​站​点​都​拥有​自己​的​PXI champion,​他们​负责​为​其他​工程​师​解惑,​收集​用户​反馈​并​培训​用户,​并与​我们​的​全球​PXI​委员​会​互动,​以​对​软件​框架​实施​变更,​同时​交流​想法​和​分享​反馈​意见。

 

PXI​在​特性​分析​中的​优势

在​进行​标准​化​之前,​我们​的​特性​分析​实验​室​使用​了​一系列​专用​台式​仪器,​例如​波形​发生​器、​电源、​数字​pattern​发生​器​和​源​测量​单元​(SMU),​所有​仪器​均​通过​GPIB​连接。​在​实现​基本​的​自动​化​后,​我们​很快​就​看到​GPIB​通信​帮助​我们​缩短​了​测试​时间。​此外,​随着​测量​和​测试​要求​的​变化,​系统​设置、​布线​和​配置​也​需要​随​之​更改。​这​会​占用​大量​时间,​而且​无法​提高​测量​的​可​重复​性。​PXI​模​块​化​仪器​的​最大​优势​在于,​我们​可以​在​同一​设备​上​进行​一次​又​一次​的​测量。​我们​设计​了​一个​可​编​程​的​PXI​负载​板,​通过​一个​总​线​系统​将​引​脚​连接​到​PXI​通道。​我们​可以​使用​负载​板​来​同时​分析​多​达​四​个​IC​的​特性,​具体​取决​于​IC​的​引​脚​数。​我们​还​可以​通过​自动​化​程序,​自动​执行​某​个​温度​范围​内​各种​测试​条件下​绝​大​多数​的​特性​分析​测试。​效率​明显​提高​了。

 

 

 

统计​分析​方面​的​改进

使用​以前​的​台式​系统,​我们​只能​测试​数量​非常​有限​的​样品​(最多​10​个)。​而​使用​基于​PXI​的​特性​分析​测试​系统,​虽然​我们​花费​了​大约​相同​的​时间​来​开发​LabVIEW​例​程,​但是​之后​我们​可以​对​数​十​个​样品​进行​特性​分析,​对​数百​个​零件​进行​试​生产​测试。​尽管​开发​时间​差不多,​但​开发​完成​之后,​就​可以​通过​自动​化​来​测试​更多​样品。​这​有助​于​提高​统计​分析​的​质量,​从而​提供​更高​的​准确​性。​此外,​得益​于​可​复​用​的​标准​化​平台,​下一代​IC​的​设计​和​开发​时间​也​将​大大​减少。

 

 

 

结论

我们​现在​仍在​学习​和​摸索​中。​现在​使用​新旧​平台​的​开发​时间​差不多,​我们​希望​在​不久​的​将来​可以​进一步​缩短​开发​时间。​我们​需要​学习​PXI,​PXI Champion​团队​可以​帮助​我们​制定​框架。​我们​还​改进​了​内部​自​研​的​驱动​程序,​并​开发​了​许多​标准​测量​程序​(CAN、​LIN​等​的​特性​分析)。​这些​测量​程序​开发​完成后,​特性​分析​就​变得​容易​了。

 

我们​在​全球​的​所有​新​项目​和​开发​都​使用​NI PXI​平台​进行​特性​分析。​所有​的​团队​都在​使用​PXI​和​LabVIEW,​开发​速度​都​提高​了。​此外,​我们​也​正​使用​PXI​进行​所有​的​概念​验证,​这​可能​需要​1-2​年​的​时间。

 

我们​还​可以​执行​试​生产​测试,​每​小时​可​验证​多​达​80​个​IC,​每次​最多​可​同时​验证​4​个​IC。​基于​PXI​平台,​我们​还​计划​利用​特性​分析​平台​的​自动​化​测量​功能,​来​进行​试​生产​测试。​由于​生产​的​目标​是​按时​向​客户​交付​产品​以及​创造​业务​价值,​所以​我们​不需要​更换​平台,​反而​使用​PXI​进行​预​测试​有助​于​缩短​产品​上市​时间。

 

如果​所有​后期​部署​计划​都​顺利​完成​并​达到​了​我们​的​目标,​也就是说​如果​证明​PXI​平台​可以​提高​特性​分析​质量​并​加速​我们​的​验证​和​工业​化​过程,​我们​会​考虑​下一步​将​NI​基于​PXI​的​半导体​测试​系统 (STS) 部署​到​我们​的​生产​车间。

 

作者​信息:

Christian Paintz
Melexis GmbH:Characterization Competency Center Manager
​Konrad-​Zuse-​Straße 15
​Erfurt D-99099
​Germany
cpa@melexis.com

图​1. ​ ​特性​分析​系统​以及​PXI​系统​和​DUT​的​接口​板​细节​图 ​
图​2. ​ ​迈​来​芯​特性​分析​系统​正在​不同​温度​下​进行​测试 ​
图​3. ​ ​PXI champion​正在​使用​LabVIEW​和​PXI​系统​来​分析​产品​特性 ​
图​4. ​ ​正在​进行​特性​分析​的​产品,​PXI​系统​位于​负载​板​下方 ​
图​5. ​ ​汽车​上​的​创新​功能​——​车​内​氛围​灯 ​
图​6. ​ ​迈​来​芯​通过​其​MLX81108​环境​光​模​块​实现​创新 ​