NI:智能时代展望更智能的测试系统趋势

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导读:如今电子制造公司的一个新兴趋势是通过产品测试来实现竞争差异化。美国国家仪器公司(以下简称NI)的联合创始人JamesTruchard博士曾说过:“我曾见证测试领导者和测试组织将他们的‘必要成本中心’转变为战略资产,以提高其盈利能力、加快其产品上市以及改善其产品质量。”在摩尔定律给我们带来了快速进步的同时,测试一环在产业链中作用愈发重要,自动化测试趋势已是正在进行式。

如今电子制造公司的一个新兴趋势是通过产品测试来实现竞争差异化。美国国家仪器公司(以下简称NI)的联合创始人JamesTruchard博士曾说过:“我曾见证测试领导者和测试组织将他们的‘必要成本中心’转变为战略资产,以提高其盈利能力、加快其产品上市以及改善其产品质量。”在摩尔定律给我们带来了快速进步的同时,测试一环在产业链中作用愈发重要,自动化测试趋势已是正在进行式。

 

图1:自动化测试成2017热门话题之一

作为测试测量行业领先的方案提供商与PXI技术的缔造者,NI在不久前深圳举办的第十四届PXITAC论坛上,向业界展示了PXI技术诞生20年来的蓬勃发展,以及在各种智能测试领域中的应用。期间,NI资深技术市场经理潘建安与技术市场工程师马力斯在接受媒体采访时,特别就自动化测试趋势这一热门话题,结合NI客户案例,向业界进行了阐述和展望。

 

图2:左:NI技术市场工程师马力斯,右:NI资深技术市场经理潘建安

测试组织优化+PXI平台智能化,带来测试成本“双降”!

如前所述,测试组织正转变为战略资产,这是测试组织优化的表现之一。据NI研究,测试组织需要让合适的人员来制定和维护统一的测试策略,并改进流程来简化整个产品开发过程中的测试开发和复用;最后公司跟踪、整合最新的技术来提高系统性能、降低成本。

例如,ADI公司跨境构建自动化测试系统时,使用了大量的NIPXI设备来降低部署成本。同时,跨境因素导致的部分非标规格配置,也通过NISTS产品得到了解决。总结而言,在这一循序渐进的过程中,采用阶段式的方法能够使测试组织短期内即可获得收益。

而从具体的角度分析,NI基于PXI技术的自动化测试系统,在应对测试项目更多、更复杂的挑战时,智能化的工作方式成为降低测试成本的“良策”!“为什么要在测试系统上面有智能化,在于大家都想要降低测试的成本!”潘建安指出,“测试系统的智能目的与消费型电子产品的智能目的不一样。除了硬件的成本以外,还包括客户能否减少测试项目,同时减少测试项目必须保证产品质量与原先无异。”

在这一点上,NI的另一家客户——Optimal+公司,在应用NISTS测试系统,加入智能化判断后,获得了不俗的成效。Optimal+是一家面板生厂商,他们会根据每一批面板的良率而采用不同的测试程序,比如第一批是完全测试。但Optimal+的工程师试验了许多样品后,逐渐发现一些规律,比如在现有产品良率情况下,某些测试项目基本都是通过,从无出错失败。于是他们开始转变思路:针对比较容易失败的测试项目,绝不遗漏地一项一项去测试;而针对大部分很容易通过的项目,选择抽测即可。这样既保证了产品测试的良率,也能通过智能排程测试项目,降低测试的成本。而这一切的实现,正是基于NISTS测试系统中开放的LabVIEW软件核心,依靠FPGA灵活配置的特性,满足客户的定制化需求。

 

图3:NI对智能测试系统的定义。

同时,在Optimal+案例中,用户可以将每一个测试项目、测试环节、测试结果都上传到数据库。这个庞大的数据库资料就具备了数据分析的基础,测试项目无疑越来越多,但依靠人力去观察发掘哪些项目可以抽测、哪些项目需要全测显然不现实。数据库的优势与着力点恰恰在于分析与判断!“数据可以通过挂载到NI的软件中,帮助用户判断某个测试项目是否可以跳过,并且跳过的同时不影响良率。”马力斯这样补充道。这也是测试系统智能化的体现之一。

如何跨越实验室到产线测试的鸿沟?

回顾PXI历程,其中一个标志性事件是2012年NI推出的第一代矢量信号收发仪VST。业界普遍认为这是一款掀起了RF仪器革命的PXI模块,创造了一类新的用户可重新编程的软件设计仪器。“可重配置”的特点对测试系统而言是创新的突破点,因为在客户的角度,这意味着在面临新的测试需求时,已经购买的测试仪器通过重新配置即可“焕发”新的测试能力。可重配置的仪器能够充分开放给客户进行自定义,为不断变化的测试任务和非标准应用而准备。

例如,在如今泛半导体领域各种新兴标准悬而未定、异军突起的时期,NIPXI平台“可重配置”的特性使得诸多测试功能集而合之,搭配TestStand自动并行的处理方式,最大化地将FPGA技术融入到测试测量中,以FPGA的高性能和高速处理的特性加快整个测试的效率,实现了广泛的功能仪器组合,优势尤为突出。

 

图4:NI PXI平台可实现广泛的功能仪器组合

在半导体产业中,OSAT封测厂会选择ATE设备来完成测试任务,这里一般存在两种客户形态。一种是OSAT厂商自己创建核心的自动化测试系统,他们采购了ATE厂的设备作为一个子系统来辅助使用;另一种OSAT厂商则是100%仰赖ATE厂的设备。NI在这一点上看到了突破的契机!

“有的客户希望NI像ATE厂一样提供完整的服务,有的客户则需要NISTS担任扩充件的角色、提供子系统的功能。NIPXI平台之所以在半导体领域受到广泛的关注,很大原因在于其开放性,既可以作为主系统,也可以担任子系统。”潘建安这样解释道。同时NI PXI平台的测试精确度也可比拟ATE等级,如SanDisk使用NISMU进行SSD的可靠性测试,在设备体积更小的情况下实现了同样高精度的测试。

换句话说,PXI模块化的架构使其既可以是各种辅助的测试仪表,也可以是集合起来的一架测试机台;从某种意义上说,这种做法正在将可重配置的灵活性最大程度地发挥。基于此概念,映射到实验室与产线测试中,这二者之间的鸿沟可以完成跨越!

对于同一待测品,实验室测试要求项目齐全,而产线测试环节,工程师往往仅关注重要测试项目的通过与否,二者的测试需求并不相同。另一方面,传统的方法中,产线工程师需要花大量时间去把ATE测出来的数据,和前期实验室的数据做一致性比对,找寻问题。

“以往测试流程中,工程师在产品的EVT、DVT阶段使用台式仪器去进行测量,而轮到PVT量产测试的时候,他会发现因为用的仪表不一样,所以数据上都还需要重新做一次关联,他们可能会去做一些系数上的调整等等。”潘建安形象地指出。而在NI的测试环境下,工程师可以用实验室同样的PXI平台来进行产线测试。这一过程中,测试需求虽有所改动,但实验室的数据是可重复利用的,免去了冗长的一致性对比,直接减少了time-to-market。

 

图5:NIPXI统一平台跨越研发到量产测试的鸿沟

以软件为中心,构建下一代自动化测试生态系统

纵观移动设备的迭代转型,测试测量行业呈现一个重要趋势:即以软件为中心的生态系统。显而易见,NI拥有以LabVIEW为核心的生态系统,它明确定义了API和硬件规范。凭借开放和专有软/硬架构的特点,用户通过LabVIEW可自定义合适的测试软件系统,这一点十分具有市场竞争力。

需要指出的是,LabVIEW工具网络可帮助用户交流项目范例和编译代码,为自动化测试中不同应用领域的用户和供应商提供支持。“LabVIEW整合了强大的编译码功能,无论C语言、Python还是Java写的代码,LabVIEW都可以将之整合与集成,并做自动平行排程。”潘建安说道。

 

图6:NI拥有以LabVIEW为核心的自动化测试生态系统。

另外,NI将FPGA加入到模块化仪器中,与LabVIEW高度集成化,利用FPGA天然并行的特性,在测试过程中对软硬件资源进行有效调配,极大的加速了测试所需时间。不难想象,FPGA编程仅仅是NI自动化测试生态系统的开始,与LabVIEW的结合并进,在驱动层面、甚至人机交互上,将大幅度提高测试、测量、控制系统的开发速度与生产效率。

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