半导体这两年十分热闹，并购案一个比一个大，加上中国政府对于半导体产业的政策和资金扶持，半导体业的竞争应该会越发白热化。而围绕着半导体业的整个生态系统也因为半导体产业的繁荣而风生水起，例如半导体测试。在近日举办的PXI PAC 2015上，NI自动化测试产品市场经理陈宇睿先生特别向记者介绍了NI在半导体测试上的飞跃：NI正把自己的PXI方案从半导体特征性分析拓展到半导体产线测试。
据陈宇睿先生介绍，NI 是第一家将 PXI 导入于测试机 (Tester)的厂商，藉由单一系统，客户得以从研发端的特征性分析到产线端的量产应用，皆在 PXI 平台上一次完成。而 NI 半导体测试系统 (Semiconductor Test System，简称 STS) 系列便是基于此，协助客户优化成本效益、大幅简化建立数据关联的程序，进而缩短上市时间。PXI机箱和控制器、PXI RF产品及模块化仪器、NI LabVIEW (图形化编程软件) 及NI TestStand (测试管理软件)都能用于包括特征性分析和产线测试在内的半导体测试;针对产线测试，NI还特别推出了半导体测试系统STS，它是基于PXI平台建立的，兼容标准化Docking和线缆接口，ATE标准弹簧针接口 ( Pogo Pin Loadboard interface)，方便与Handler/Prober集成，标准测试数据文件(STDF)生成，提供系统校准等功能。在PXI平台上，业界首款基于PCIe Gen3技术的混合插槽PXI机箱PXIe-1085 24 GB/s机箱，就可用于多site半导体测试。NI半导体测试系统的核心组件包括源测量单元 (SMU)和可编程电源、高密度矩阵开关和高速数字I/O，专用组件有混合信号仪器和RF仪器。
特征性分析
在特征性分析时，传统方式是采用仪器堆叠，但是当测试项增加时，就比较困难。NI特征性分析解决方案在国内有很好的应用，偏向前期设计阶段的电源、门流等，而且体积小。
陈宇睿先生介绍了三个典型案例。
高通使用NI基于PXI的矢量信号收发器(VST)进行WLAN协议测试，与传统设备相比，将测试速度提升了200倍，大大提高了测试覆盖率。
被RFMD以16亿美元收购的TriQuint，在GSM、EDGE、WCDMA测试中，通过采用NI PXI，能够将新组件的特征化时间从两周缩短为大约一天。
高性能模块化仪器可以满足多样的测试需求，ST Ericsson的工程师表示：“NI最新的PXIe-5665矢量信号分析仪提供了ST Ericsson 特征化实验室进行3GPP RF IC设计验证所需的高性能和准确度。相对我们先前的台式仪器解决方案，NI的解决方案帮助我们缩减了系统成本和物理尺寸，同时增加了系统灵活性。”
产线测试
采用NI产线测试方案最大的好处在于数据关联性。“半导体参数很多，在升级时，测试环境可能要重新搭建。传统仪器与ATE之间数据关联十分让人头疼，PXI解决了这个问题，芯片从特征性分析到量产都使用同一个测试平台，这是之前行业做不到的，而NI做到了。”陈宇睿先生再次强调了NI与ATE相比的优势：“传统的ATE系统专注于数字方面，往往因为注重效率而变得非常庞大，对于越来越多模拟和射频信号较多的芯片，需要昂贵的工具重组，因为一代测试系统会变得过时或者不能满足新的测试需求。但是STS具有PXI与生俱来的开放架构，能够帮助客户保持原有投资，并在此基础上建立，而不是抛弃。STS 具有开放式的模块化架构，可协助工程师运用先进的 PXI 仪器。这对 RF 和混合信号测试而言尤其重要，因为传统 ATE 的测试范围通常很难满足最新半导体技术的需求。”
STS本质上就是PXI，特点是把接口接出来，再与handler的连接。当然，财力和技术实力雄厚的客户也可以自己开发测试方案，但是这样需要一整个团队在背后支持和维护，对于一般半导体公司采用PXI是更好的选择。
NI与竞争对手相比的另一关键优势在于软件，在半导体测试上NI不仅仅提供了LabVIEW(其主要用于控制程序)，还借鉴其在自动化测试行业的经验和优势在NI TestStand测试管理软件基础上，加入了TSM(TestStand Semiconductor Module)软件用于专门为半导体测试作了优化，使得数据关联、提升并行测试效率更加容易。并可以输出标准的STDF的文件格式。
被ADI收购的知名微波公司Hittite，也将NI PXI用于RFIC产线测试中。使用VST和仪器驱动的FPGA扩展，得到了30倍测试速度的提升，同时提高了测试覆盖面。
ADI公司大批量MEMS生产测试也采用了NI PXI。我们知道ADI公司的产品以高精度和高质量著称，他们都愿意用PXI取代之前的ATE，证明NI PXI在产线测试上的实力。据悉，ADI MEMS 产线测试基于PXI设备加LabVIEW，实现与特征性分析阶段的数据相关性。成本是传统方案的1/11,能耗是原来的1/16，PXI 架构的 ATE 新系统，让 ADI 大幅节省厂房空间。
另一个半导体生产的案例来自IDT，基于PXI的STS系统的优势在于节省成本，标准110 V连接，多设备之间的标准化，淘汰旧设备的缓解，高性能测试，能够为将来的需求而扩展。
NI STS才面世一年，就布局于全球多家领先半导体公司。为什么会应用得如此之快呢?陈宇睿先生表示：“在 STS 推出之前， NI 花了很多时间和先期使用者反复讨论，不停地接收使用者的反馈，例如我们会把原型机放在芯片原厂中获得第一手反馈数据。如今先期使用者也证实了 STS 有助于降低生产成本、提高产能，而且还可以透过相同的硬件和软件工具，同时执行特性测试与生产作业，这样一来即可更快建立数据关联并缩短上市时间。”
虽然不方便透露名字，但是陈宇睿先生还是透露，NI与全球专门的封测大厂在STS导入中都有深入合作。当然，ATE有其传统优势，NI目前主要定位于少量多样的市场。此外，由于模拟和混合信号是NI的优势，目前，NI半导体产线测试主要集中在模拟和无线IC上，还不会涉足测试管脚众多的数字芯片。
PXI为各行各业的测试都带来的革命，半导体行业也不例外，而这场变革才刚刚开始，我们也期待明年的PXI PAC上看到更多应用案例。
