magyar elektronika

Hírlevél

Tájékozódjon legfrissebb cikkeinkről, híreinkről!

Valós email cím megadása kötelező

Invalid Input

Invalid Input

Arrow lidA fejlett digitális processzor integrált áramköreinek minőségbiztosításához külön egyenáramú parametrikus és nagy sebességű digitális automatikus tesztberendezések (ATE) átmenetei szükségesek. Ez jelentős költség- és logisztikai kihívásokat jelent. Ez a cikk elmagyarázza, hogy az ADGM1001 SPDT MEMS kapcsoló hogyan teszi lehetővé a DC parametrikus és a nagy sebességű digitális mérések egyetlen menetben történő végrehajtását, csökkentve ezzel a tesztelési költségeket, és egyszerűsítve a digitális/RF system on chip (SoC) tesztelés logisztikáját.

 

417746 fig 01

1. ábra Az operátor a digitális SoC teszteléséhez a mérőautomatára illeszti a teszthardvert

 

 

ATE kihívások

A félvezetőpiac a nagyobb sebességű és nagyobb sűrűségű chipek közötti kommunikációval fejlődik a fejlett processzorok, például az 5G modem IC-k, a grafikus IC-k és a központi feldolgozó IC-k irányába. A minőség biztosítása, a növekvő bonyolultság és a megnövekedett átviteli teljesítmény iránti igény a legnagyobb kihívás a mai ATE-tervezők számára. Az egyik kritikus szempont az adó (Tx)/vevő (Rx) csatornák növekvő száma, amelyek mind nagy sebességű digitális, mind egyenáramú parametrikus tesztelést igényelnek. Ezek a kihívások a félvezetőtesztek összetettségét növelik, és ha nem foglalkozunk velük, az a tesztidő és a mérési összeállítás összetettségének a növekedéséhez és a tesztelési teljesítmény csökkenéséhez vezet. Ez viszont növeli az üzemeltetési költségeket (OPEX), és csökkenti a termelékenységet a modern ATE-környezetben.
Ezen ATE kihívások megoldásához olyan kapcsolóra van szükség, amely egyenáramban és nagy frekvencián is működőképes. Az ADGM1001 valódi 0 Hz-es egyenáramú jeleket és akár 64 Gbps nagy sebességű jeleket is át tud engedni. Hatékony, egyetlen tesztplatformot tesz lehetővé (egy befogás), amely konfigurálható mind az egyenáramú paraméterek, mind a nagy sebességű digitális kommunikációs szabványok, például a PCIe Gen 4/5/6, PAM4 és USB 4 tesztelésére.

 

417746 fig 02

2. ábra Az ADGM1001 szemdiagramja 32 Gbps adatsebességnél (RF1-RFC referencia-nyomvonallal használt minta PRBS 215-1)

 

 

HSIO tesztelés

A nagy sebességű bemeneti kimeneti (HSIO) interfészek tesztelése nagy volumenű gyártási környezetben kihívást jelent. A HSIO-interfészek validálásának egyik általános megközelítése egy nagy sebességű loopback (visszacsatoló) tesztarchitektúra megvalósítása. Ez egy konfigurációban tartalmazza a nagy sebességű és az egyenáramú tesztútvonalakat.
A nagy sebességű loopback-teszteléséhez általában egy pszeudorandom bitsorozatot (PRBS) nagy sebességgel továbbítanak az adóból, és a vevő végén fogadják, miután visszacsatolják a teszthardveren, amint az a 3. ábrán látható (bal oldal). A vevő végén a szekvenciát elemzik a bithibaarány (BER) kiszámításához.
Az eszköz működőképességének garantálása érdekében egyenáramú parametrikus teszteket, például folytonossági és szivárgásvizsgálatokat végeznek az I/O kivezetéseken. E tesztek elvégzéséhez a kivezetéseket közvetlenül egy egyenáramú műszerhez kell csatlakoztatni, ahol áramot kényszerítenek, és feszültséget mérnek a hibák vizsgálatához.
A nagy sebességű loopback és a DUT (Device under test – a mé­rendő eszköz) I/O-kon végzett egyenáramú parametrikus teszt elvégzéséhez több módszer is alkalmazható, a digitális SoC tesztelésében; például MEMS kapcsolók vagy relék használata – az egyik a nagy sebességű, a másik pedig az egyenáramú teszteléshez szükséges, ami két befogást igényel.
A nagy sebességű tesztelés és a DC paraméteres tesztelés relék használatával kihívást jelent, mivel a legtöbb relé nem működik 8 GHz felett, így a felhasználóknak kompromisszumot kell kötniük a jelsebesség és a tesztlefedettség tekintetében. Ráadásul a relék nagy méretűek és nagy PCB-területet foglalnak el, ami kihat a megoldás méretére. A relék megbízhatósága mindig aggodalomra adhat okot, mivel jellemzően csak 10 millió kapcsolási ciklusig működnek, ami korlátozza a rendszer üzemidejét és a teszthardver élettartamát.
A 3. ábra egy két befogásos vizsgálati módszert mutat be a nagy sebességű loopback-teszt és a DC paraméteres teszt elvégzéséhez. A 3. ábrán a bal oldalon a nagy sebességű digitális loopback-teszt beállítása látható, ahol a DUT adója egy csatolókondenzátoron keresztül van visszavezetve a vevőhöz. A 3. ábra jobb oldalán az egyenáramú parametrikus tesztfelépítés látható, ahol a DUT kivezetéseit közvetlenül az ATE-tesztelőhöz csatlakoztatják a parametrikus tesztekhez. Eddig az alkatrészkorlátozások miatt nem volt lehetséges, hogy mind a nagy sebességű loopback, mind az egyenáramú tesztfunkció ugyanazon a teszthardveren legyen megvalósítható.

 

417746 fig 03

3. ábra A két befogásos vizsgálati módszertan szemléltetése

 

 

A kétlépcsős teszttel kapcsolatos kihívások

  • Két hardverkészlet kezelése: a felhasználóknak az egyenáramú és a loopback-teszteléshez szükséges két teszthardvert kell karbantartaniuk és kezelniük. Ez jelentős többletköltséget jelent, különösen nagy mennyiségű alkatrész tesztelése esetén.
  • Hosszabb tesztelési idő és magasabb tesztelési költségek: a két teszthardver azt jelenti, hogy minden mérendő eszközt kétszer kell tesztelni, ezért az indexelési idő minden egyes teszt során megduplázódik, ami végső soron növeli a tesztelési költségeket, és jelentősen befolyásolja a tesztelési teljesítményt.
  • Tesztidő-optimalizálás: a tesztidők nem optimalizálhatók, ha két hardverkészletről van szó. Több költség merül fel, ha egy alkatrész a második beillesztésnél is megbukik. Az első behelyezés ugyanis a tesztelőnek elvesztegetett idő lesz.
  • Hajlamosabb az emberi hibára: mivel minden mérendő eszközt kétszer tesztelnek, megduplázódik az emberi hibázás kockázata is. Megoldás beállítása × 2: a két tesztbeillesztéses megközelítés két hardverkészletet igényel, ami megduplázza a hardver beállítási idejét.
  • Logisztikai többletköltség: a két tesztbefogás több alkatrész mozgatását igényli. Az alkatrészeket a tesztelők és esetleg a tesztelőházak között kell mozgatni, ami tervezési és logisztikai kihívásokat jelent.

 

Hogyan oldja meg
az ADI DC 34 GHz-es kapcsolótechnológiája
a kettős befogás problémáját?

Az ADI 34 GHz-es MEMS kapcsolótechnológiája nagy sebességű digitális és egyenáramú tesztelési képességet is kínál, kiváló sűrűséggel, egy kis 5 mm × 4 mm × 0,9 mm-es LGA-tokban, amint azt a 4. ábra mutatja. A nagy sebességű digitális teszt elvégzéséhez az adóból érkező nagy sebességű jeleket átvezetik a kapcsolón, majd visszavezetik a vevőhöz, ahol a dekódolás után elemzik a BER-értéket (bithibaarány). A parametrikus egyenáramú teszteléshez a kapcsoló összeköti a kivezetéseket a DC ATE tesztelővel, ahol az eszköz működőképességének biztosítása érdekében olyan parametrikus teszteket végeznek, mint a folytonossági és szivárgásvizsgálat. A parametrikus egyenáramú tesztelés során a MEMS-kapcsolók lehetőséget nyújtanak az ATE-vel való nagyfrekvenciás kommunikációra is, ami egyes alkalmazásokban szükséges.

 

417746 fig 04

4. ábra Az ADGM1001 a nagy sebességű digitális és egyen­áramú tesztelést is lehetővé teszi (a P csatorna kiemelve)

 

417746 fig 05

5. ábra A relékkel megvalósított loopback megoldás és az ADGM1001 összehasonlítása

 


Az 5. ábra egy nagy sebességű digitális tesztelési megoldást mutat be, amely a relék és az ADGM1001 MEMS kapcsolók használatát hasonlítja össze. A MEMS-kapcsolók által nyújtott megoldás közel 50%-kal kisebb méretet eredményez, mint a relés megoldás, mivel az ADGM1001 egy 5 × 4 × 0,9 mm-es LGA-tokban kerül forgalomba, ami 20× kisebb, mint egy tipikus relé. Az olyan nagyfrekvenciás szabványok, mint a PCIe Gen 4/5, a PAM4, az USB 4 és a SerDes több adó- és vevőcsatornát hajtanak, amelyek intenzív PCB-sűrítést igényelnek anélkül, hogy bármilyen elrendezési komplikációt okozna a csatornánkénti eltérések mérséklése. Ezen fejlődő nagyfrekvenciás szabványok igényeinek kielégítése érdekében a MEMS kapcsolók intenzív sűrítést és fokozott funkcionalitást kínálnak a digitális SoC-teszteléshez szükséges teszthardver tervezésében.
A relék jellemzően nagy méretűek és korlátozott nagyfrekvenciás teljesítménnyel rendelkeznek. Nehezen támogatják az olyan magasabb frekvenciájú szabványokat, mint a PCIe Gen 4/5, a PAM4, az USB 4 és a SerDes fokozott sűrítéssel. A relék többsége nem működik 8 GHz-nél nagyobb frekvencián, és a magas frekvenciákon a befogási veszteségük hatással van a jelintegritásra, és korlátozza a vizsgálati lefedettséget.

 

Bevezetés az ADGM1001-be

Az ADGM1001 SPDT MEMS kapcsoló a DC és 34 GHz közötti tartományban nyújt kategóriaelső teljesítményt. A technológia ultraalacsony parazitahatásainak és széles sávszélességének köszönhetően a kapcsoló minimális hatással van a jelekre akár 64 Gbps sebességig, és minimális csatornaeltolódást, jittert és terjedési késleltetést nyújt, ami lehetővé teszi a nagy pontosságú adatátvitelt. 34 GHz-en alacsony, 1,5 dB-es beszúrási veszteséget és jellemzően 3 Ω alacsony RON-t biztosít. Kiváló, 69 dBm-es linearitást kínál, és 33 dBm-es nagy RF-teljesítményt képes kezelni. Kicsi, 5 mm × 4 mm × 0,95 mm-es műanyag SMD-tokban, 3,3 V-os tápellátással és egyszerű, alacsony feszültségű vezérlőinterfésszel rendelkezik. Mindezek a tulajdonságok az ADGM1001-et ideális jelöltté teszik az ATE alkalmazásokhoz, lehetővé téve a nagy sebességű digitális és egyenáramú parametrikus tesztelési képességet egyetlen mérőbefogóban, amint azt a 4. ábra mutatja.

 

417746 fig 06

6. ábra ADGM1001 RF teljesítménye

 

417746 fig 07

7. ábra Tokozás: 5 mm × 4 mm × 0,9 mm, 24-ólmos LGA-tok

 


Az ADGM1001 könnyen kezelhető. Az IC 23-as kivezetésére adott 3,3 V-os VDD feszültséggel lehet működtetni. A VDD azonban 3,0 V és 3,6 V között is működhet. A kapcsolók ezután normál módon a logikai vezérlőinterfészen (Pin 1-től Pin 4-ig) vagy az SPI interfészen keresztül vezérelhetők. Az eszköz működéséhez szükséges összes passzív alkatrész a könnyű kezelhetőség és a helytakarékosság érdekében a tokba van integrálva. A 8. ábra az ADGM1001 funkcionális blokkdiagramját mutatja.

 

417746 fig 08

8. ábra ADGM1001 funkcionális blokkdiagram

 

 

Az ADGM1001 előnyei az egyszeres teszt lehetővé tételében

Kiváló nagy sebességű és egyenáramú teljesítmény: a DC-től 34 GHz-ig terjedő sávszélesség elérése ma az iparág nagy kihívása. Az ADGM1001 kiváló teljesítményt nyújt a DC-től 34 GHz-ig, az olyan kritikus paraméterek terén, mint a befogási veszteség, a linearitás, az RF teljesítménykezelés és a RON.

 

OPEX-csökkentés

  • Hardveres csökkentés: egyetlen tesztbefogáshoz egyetlen teszthardverre van szükség; ezért a felhasználóknak nem kell két hardver- és tesztkészletbe, illetve -berendezésbe beruházniuk, ami az OPEX hatalmas csökkentését teszi lehetővé.
  • A tesztelő üzemideje: az ADGM1001 100 millió ciklust kínál, amely a relékhez képest nagyobb megbízhatóságot biztosít, és javítja a tesztelő üzemidejét, ami végső soron csökkenti az OPEX-et.
    – Javított tesztelési teljesítmény: az ADGM1001 lehetővé teszi egyetlen tesztbefogó használatát, így az indexelési idő a felére csökken, ami jelentősen javítja a tesztelési időt, valamint jobb eszközkihasználtságot ad.
    – Kis méretű és jövőbiztos megoldás: az ADGM1001 kisebb méretet és bővített funkcionalitást kínál. A MEMS kapcsolótechnológia egyértelmű irányvonallal rendelkezik, amely a DC-től a nagyfrekvenciákig működő kapcsolókat szolgálja ki, és teljes mértékben igazodik a fejlődő technológiákhoz.
    – A logisztikai költségek csökkentése: az egyszeri befogás módszere kevesebb alkatrészmozgatást igényel, ami csökkenti a logisztikai költségeket és enyhíti a tervezési túlterhelést.
    – Kevesebb alkatrészmozgás: az egyszeri befogásos vizsgálati módszerben a DUT-et csak egyszer tesztelik, csökkentve az alkatrészmozgásokat és végső soron az emberi hiba kockázatát.

Következtetés

Az ADGM1001 továbbfejleszti a kapcsolástechnikát a DC-től 34 GHz-ig, lehetővé téve a nagy sebességű digitális és DC parametrikus megoldások kombinációját a SoC teszteléséhez. Képességei lehetővé teszik a tesztelési idő csökkentését, a teszthardver tökéletesítését (ami nagyobb DUT-számot és nagyobb átbocsátóképességet eredményez), valamint a megnövekedett üzemidőt (nagyobb megbízhatóság).
Az ADGM1001 az ADI MEMS kapcsolócsaládjának legújabb tagja, amely továbbfejleszti a nagy sebességű SoC-tesztelés igényeit. Az ADI MEMS kapcsolótechnológiája egyértelmű fejlődési iránnyal rendelkezik, amely a DC-től a nagyfrekvenciás kapcsolási funkciókig szolgálja ki a jövőbeli technológiai igényeket.

 

Szerzők: Richard Houlihan, termékmarketing menedzser;
Naveen Dhull, termékalkalmazási mérnök, és
Padraig Fitzgerald, vezető IC tervező mérnök –
Arrow Electronics Hungary

 

További műszaki és kereskedelmi információkat az Analog Devices hivatalos hazai forgalmazójától, az Arrow Electronics Hungary-től kaphatnak.

 

Arrow Electronics Hungary
1138 Budapest, Váci út 140.
Bihari Tamás, Senior Field Application Engineer
E-mail: tbihari@arroweurope.com
Tel.: +36 30 748 0457
www.arrow.com