電子電工測試技術的未來發(fā)展趨勢
2012-06-21
導讀：這些年來，由于產品的設計的高精度和高性能產品對元器件的質量有比較高的要求，因此元器件等產品的高可靠性就成為人們考考慮的主要問題，處于對這種情況的考慮，基于目前測試技術的提高，我們將探討一下將來各方面測試的發(fā)展趨勢。
降低測試成本成為發(fā)展IC測試的首要目標
對體積更小、功能更強的芯片的需求正推動IC產業(yè)的發(fā)展，同時也推動著IC設計和測試的發(fā)展。對于系統(tǒng)芯片(SOC)的測試，其成本已幾乎占芯片成本的一半。根據(jù)英特爾公司副總裁提出的測試摩爾定律，未來幾年，每一晶體管的硅投資成本將低于其測試成本。因此未來IC測試設備制造商面臨的最大挑戰(zhàn)是如何降低測試成本。
過去的集成電路主要分為模擬電路、混合信號電路和數(shù)字電路。1998年，稱之為MACH-D的(即存儲器、模擬、通信、高速總線和數(shù)字的英文縮寫)系統(tǒng)芯片問世了。對這種電路的測試，將減少功能測試、更多地采用結構測試(即對采用可測性設計的IC進行測試)。采用結構測試，不用開發(fā)功能測試矢量，可以縮短測試開發(fā)時間，節(jié)省測試成本。采用內置自測試(即把測試電路設計在芯片或IP核中，通過內置測試電路對芯片或IP核的測試)也可大大縮短測試開發(fā)時間，降低測試費用，但必須加強IC制造、設計和測試開發(fā)人員的合作，將相關工具結合起來，才可使易于測試的器件更快投入生產。另一種降低測試成本的測試方式是采用基于故障的測試，即測試可能發(fā)生故障的部分，不測試不可能發(fā)生故障的部分。通過了解芯片的結構，在制造過程中，在可能引入失效機理的地方設計一些測試電路。這樣既可保證較高的測試覆蓋率，又能省時省費用。
解決異步測試問題，需要制定IP核測試標準
目前，設計人員設計系統(tǒng)級IC時，已廣泛采用將不同的IP核集成在一起的方式。這樣可大大縮短芯片的上市時間。將不同廠商的不同IP核集成到一個器件中可能遇到多個時鐘問題。如果設計師采用PCI總線和Rambus總線，不同的時鐘使并行測試這些IP核極為復雜。假如這些IP核的時鐘呈整數(shù)倍關系，可選的測試方法有很多，但是遇到它們的時鐘不呈整數(shù)倍時，則在同一測試設備中，需要多個時域。也就是被測器件的各引腳的工作狀態(tài)處于異步狀態(tài)，即一些引腳以66MHz/s工作，另一些引腳以800Mb/s工作。因此，半導體測試的下一步工作就是要解決這類異步測試問題。現(xiàn)在，各IP核供貨商采用的不是同一種可測性設計策略，對被測IP核的接入方式也各不相同。因此，需要制定IP核接入標準和可測性設計標準。
提高測試模擬IC的速度
另一個要解決的測試問題是如何發(fā)展可測性設計、內置自測試和其它數(shù)字測試技術，以滿足器件的模擬測試。從上市的時間的觀點來看，這可能是關鍵問題。IC測試設備制造商能解決以Gb/s工作的數(shù)字電路和高速串行通信端口的測試問題。但測試混合信號器件中模擬部分的難度就很大。一些器件可能是數(shù)字器件，但具有模擬特性。如局域網(wǎng)接口電路。這種電路的測試很復雜、費時、難以實現(xiàn)。今后，IC測試設備制造商的另一個任務就是要提高這類器件的測試速度。
采用開放式結構，適應通信測試的需求
通信測試儀器制造商正面臨新技術、新標準和更短的產品壽命周期的挑戰(zhàn)。許多通信設備制造商將向市場推出采用無線因特網(wǎng)等新技術的產品。他們一邊推出新產品，一邊設計性能更高的新產品。因此，它們需要測試儀器廠商提供易于升級的測試儀器，以適應采用最新技術的通信設備的測試需求。所以，這類通信儀器將廣泛采用開放式結構設計、模塊化和靈活的硬件與軟件結構。
開發(fā)適應高速網(wǎng)測試的網(wǎng)絡測試儀
隨著網(wǎng)絡速率的提高，測試儀器捕捉網(wǎng)絡數(shù)據(jù)越來越困難。現(xiàn)有的測試儀器在測試高速率的網(wǎng)絡時已不是很有效，甚至采用大容量的緩沖器，也不能獲得真實的數(shù)據(jù)。這就迫切需要儀器生產廠商研制具有實時濾波能力的測試儀器。這樣可以把與故障有關的數(shù)據(jù)存儲下來，并進行實時分析。這種具有實時濾波和內部專家系統(tǒng)的儀器不但能對數(shù)據(jù)進行分析，還能對網(wǎng)絡的故障進行準確定位。
改進性能，滿足2。5G/3G移動通信的測試要求
第三代(3G)移動通信系統(tǒng)(IMT2000)將開創(chuàng)視頻會議、移動電子商務等寬帶應用的新時代。它的發(fā)展將使用戶獲得全球漫游、因特網(wǎng)接入(采用WAP)和視頻信號傳輸功能。目前，移動通信設備廠商正在開發(fā)從第二代到第三代的過渡性系統(tǒng)-二代半(2。5G)系統(tǒng)(GPRS、HSCSD和EDGE)。其中，GPRS(通用分組無線業(yè)務)的速率比GSM高10倍，估計2001年投入使用。HSCSD(高速電路交換數(shù)據(jù))將用于數(shù)據(jù)通信。EDGE采用四象限相移鍵控調制技術，最高接入速率可達384kbps。在開發(fā)上述移動通信系統(tǒng)時，需要考慮的重要因素是帶寬和頻譜限制，因此需要高分辨率的、功率計等儀器。適合上述移動通信系統(tǒng)測試的頻譜分析儀必須滿足對復雜數(shù)字調制信號的測試要求。功率計需采用更寬動態(tài)范圍的功率。
可移植應用軟件將是虛擬儀器的開發(fā)重點
近幾年，基于計算機的儀器(也稱為虛擬儀器)發(fā)展非常迅速。它是依賴軟件，通過計算機來控制測試硬件、分析和提供測試數(shù)據(jù)的儀器。它沒有專門的前面板、顯示器和電源，硬件通常在PC或VXI/CPCI主機中，所有儀器面板和顯示器都在監(jiān)視器上模擬，所以稱為虛擬儀器。目前，虛擬儀器有兩類。一類是基于PC的儀器，它是由PC、能插入PC機箱的插卡或模塊和相關測試軟件(如LabVIEW、LabWindows/CVI、HP-VEE、TestPoint等)所構成。采用這種結構能構成基于PC的、任意波形發(fā)生器、波形分析儀、函數(shù)發(fā)生器、、電壓表和數(shù)據(jù)采集產品。另一類虛擬儀器是基于VXI和CPCI/PXI模塊的測試系統(tǒng)采用這種結構能構成用于生產測試的高性能專用測試系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和自動測試設備(ATE)。虛擬儀器為用戶提供了一個用戶界面友好、結構開放的測試系統(tǒng)。它的特點是價格適中、功能強、測試速度快、可重組。無論是供應商還是用戶都不希望虛擬儀器在未來替代所有臺式儀器。然而，它在電子、通信、半導體和汽車工業(yè)等領域的應用正在擴展。在虛擬儀器中，軟件起著重要的作用。現(xiàn)在用戶需要其應用軟件能從一種平臺移植到另一種平臺，如在LabVIEW或LabWindows上開發(fā)的、支持ISA總線插卡的測試程序稍加修改，應能支持PCI總線插卡，也就是應用軟件應有跨平臺的支持能力。為此目的，由Tektronix、Advantest、National Instruments等測試儀器供應商、系統(tǒng)集成商和用戶成立的IVI基金會(互換虛擬儀器基金會)，準備開發(fā)可支持不同廠商生產的儀器模塊的驅動器。由安捷倫等公司創(chuàng)建的開放數(shù)據(jù)采集協(xié)會(ODAA)將開發(fā)開放的、互操作的基于微軟公司COM技術和PC的數(shù)據(jù)采集硬件和軟件。
寬帶測試將成為新千年重點發(fā)展的技術
在通信和因特網(wǎng)領域，寬帶測試技術將成為新千年的熱點技術。什么是寬帶?其定義一直是過去幾年人們經(jīng)常議論的一個問題。業(yè)界人士公認的寬帶是能將高速因特網(wǎng)的多媒體業(yè)務提供給用戶的接入技術。寬帶還包括配置高速、寬帶局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)的技術、服務提供商提供的寬帶互聯(lián)骨干網(wǎng)技術等。
動態(tài)同步傳輸模式(DTM)技術是寬帶技術之一。該技術基本是一種時分復用技術，它能適應信息流量的變化。據(jù)稱，它可提供比ATM或SONET更快的速度和更平穩(wěn)的運行，并且與IP兼容，但它的應用情況還有待觀察。大多數(shù)測試儀器公司現(xiàn)在還沒有用于DTM技術的測試儀器。然而，大的測試儀器公司很可能已有用于開發(fā)的DTM測試儀器。DTM的應用一旦猛增，這些公司的DTM測試設備將搶先占領市場。
寬帶接入技術是另一個正在高速發(fā)展的技術。通常，個體用戶通過速率為53Kbps的撥號調制解調器接入因特網(wǎng)。最近幾年，因特網(wǎng)的多媒體內容極大地刺激了用戶下載視頻、音頻和圖形的需求。撥號調制解調器有限的速度和帶寬延長了下載時間，使用戶感到很不方便，因而他們需要發(fā)展寬帶接入技術。電纜調制解調器和數(shù)字用戶線路(DSL)可使個用戶通過電視電纜或電話線以撥號調制解調器10倍或更高的速度接入因特網(wǎng)。
數(shù)字用戶線路(DSL)與電纜調制解調器正在提供寬帶業(yè)務方面展開全面的競爭。
DSL有數(shù)種形式，其中，非對稱數(shù)字用戶線路(ADSL)是最通用的技術，并得到了廣泛的應用。目前，安捷倫、GenRad、NetcomSystems、Tektronix、Consultronics、Fluke、WWG和Telebyte公司已推出大批用于生產、研究開發(fā)測試的ADSL測試儀。預計未來幾年，DSL測試儀市場將以較快的速率增長，尤其是用于現(xiàn)場測試的便攜式DSL測試儀。
線纜調制解調器的基礎設施在成本方面高于DSL，并且其用戶數(shù)少于電話用戶數(shù)。然而，DSL業(yè)務的推遲已影響了它的安裝數(shù)。另外，以前的木地環(huán)也不能提供DSL服務，除非對它們進行升級改造。而線纜不受這些影響。因此預計未來幾年，線纜調制解調器測試儀與DSL測試儀的發(fā)展幾乎是并行的。
此外，因特網(wǎng)的寬帶需求還將使光通信設備供貨商發(fā)展轉輸速率達10Gbps以上的技術。采有分組/DWDM(高密度波分復技術)可達到這一速率，預計相應的高密度波分復用測試技術也將得到較快的發(fā)展。
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