Quatre innovations qui accélèrent les tests de semiconducteurs à grand nombre de voies et haute précision

Les ingénieurs de test de semi-conducteurs subissent une pression constante pour augmenter le débit et la couverture sans compromettre la précision des mesures ou la sécurité des dispositifs. L'augmentation du nombre de voies peut aider à améliorer le débit — en testant plusieurs DUT en parallèle, ainsi que la couverture. Cependant, plusieurs défis d'ingénierie se distinguent à mesure que les ingénieurs développent des systèmes de test multi-voies de haute précision :

• Gérer plus de voies et plus d'instruments

• Coordination temporelle plus étroite entre les sources et les mesures

• Tirer parti de l'IA et des outils modernes pour un développement logiciel efficace

• Maintenir ou améliorer la précision des mesures

Le système de test de précision modulaire Série MP5000 de Tektronix a été conçu avec des innovations significatives pour aider les ingénieurs en test à relever ces défis spécifiquement pour cette réalité. :

1. Haute densité de voies pour aider à gérer l'espace rack

2. Scripting sur instrument flexible pour une surcharge de communication réduite

3. Déclenchement et séquençage avancés pour permettre une synchronisation déterministe

4. Déclenchement croisé matériel et synchronisation

Cet article explique comment ils fonctionnent et comment ils contribuent au débit et à la couverture des tests de semi-conducteurs. Il explique également comment le MP5000 et le commutateur/multimètre numérique 3706A peuvent être utilisés ensemble pour étendre davantage les systèmes.

Système de test de précision modulaire Série MP5000 monté en rack avec le 3706A, prêt à relever les défis des applications de commutation à grand nombre de voies

Haute densité de voies

Au cœur de la série MP5000 se trouve une architecture modulaire à haute densité. Une seule unité centrale MP5103 1U peut accueillir jusqu'à trois modules SMU ou PSU modulaires, offrant jusqu'à six voies entièrement indépendantes dans un format compact (hauteur de rack 1U). Ces voies sont non seulement indépendantes — elles sont conçues pour fonctionner en parallèle avec un contrôle précis de la synchronisation.

Scripting sur instrument pour moins de frais de communication

L'unité principale MP5000 est dotée d'un Test Script Processor (TSP) intégré capable de contrôler chacun des instruments et des voies qu'elle contient. Le fait d'intégrer cette capacité dans l'unité centrale élimine une grande partie du trafic d'entretien entre l'hôte et l'instrumentation, qui peut s'intensifier dans les systèmes à nombre de voies élevé.

Et parce que l'exécution des tests se produit au niveau de l'instrumentation grâce à la technologie TSP, de grands ensembles de données peuvent être collectés efficacement sans saturer les bus de communication ou ralentir le débit.

L'extension Visual Studio Code TSP Toolkit de Tektronix permet aux utilisateurs de créer plus rapidement des séquences de test TSP personnalisées, de s'intégrer facilement dans des systèmes complexes et de prendre le contrôle total des instruments compatibles TSP. Grâce à des fonctionnalités telles que la vérification d'erreurs en temps réel, l'autocomplétion intelligente, l'aide en ligne, un débogueur sur instrument, l'exportation de données, la génération de scripts automatisée et TriggerFlow™ pour la création de modèles de déclenchement, TSP Toolkit transforme l'écriture de scripts TSP en une expérience puissante et intuitive.

Synchronisation et séquençage déterministes

L'ajout d'un contrôle de synchronisation dans le système de test réduit la charge sur l'hôte et l'ingénieur de test pour maintenir la synchronisation et la temporisation dans le code de test personnalisé. L'élément clé est TriggerFlow®, le modèle de déclenchement entièrement personnalisable du MP5000. Contrairement aux schémas de déclenchement fixes ou rigides, TriggerFlow permet aux ingénieurs de définir l'exécution des tests comme une séquence d'actions de style organigramme. En utilisant une combinaison de blocs de notification, d'attente, de délai, de source, de mesure et de branchement, les utilisateurs peuvent coordonner les actions sur plusieurs voies avec une temporisation déterministe et sans dépendre de boucles de contrôle complexes côté PC. 

Modèle d'événement fixe versus un modèle d'événement TriggerFlow

Cette approche réduit considérablement la latence des tests et la gigue. Les voies peuvent commencer les mesures exactement quand une autre voie termine une étape de stimulus, permettant des tests parallèles étroitement synchronisés.

Vue arrière de 2 unités centrales MP5000 avec deux modules PSU et un module SMU prêtes à gérer les tests à haute voie.

Les tests parallèles de dispositifs multi-broches ou multi-bornes impliquent souvent l'alimentation simultanée de plusieurs rails ou bornes de dispositifs, rendant le séquençage contrôlé de l'alimentation essentiel. Une mise sous/hors tension incorrecte peut entraîner des états imprévisibles de l'appareil, un courant d'appel excessif ou des dommages permanents au DUT.

Lorsqu'il est configuré avec des modules d'alimentation MPSU50-2ST, le MP5000 offre un contrôle précis sur la synchronisation et la vitesse de balayage (rampe) de chaque rail d'alimentation. Grâce à TriggerFlow, chaque voie peut être activée ou désactivée dans une séquence définie, avec des délais et des vitesses de balayage programmables pour gérer le courant d'appel et assurer la stabilité de la tension au niveau du DUT.

Cette capacité de séquençage est entièrement intégrée au système de test, éliminant le besoin de séquenceurs externes, de PMIC ou de circuits FET discrets, ce qui simplifie la conception du système tout en améliorant la répétabilité.

Extension au-delà du mainframe avec le déclenchement croisé et la synchronisation TSP-Link

Et lorsque les applications nécessitent un nombre encore plus élevé de dispositifs, plusieurs unités centrales MP5000 peuvent être synchronisées ensemble. Le MP5000 inclut le bus de synchronisation et de communication haute vitesse TSP-Link. Cela permet à plusieurs unités centrales de fonctionner comme un système unifié. Il prend en charge le déclenchement déterministe, la coordination au niveau de l'instrument et les tests multi-voies évolutifs sans dépendre d'un contrôle PC continu. 

Lien TSP montrant la connexion numérique de 3 mainframes de la série MP5000 physiquement connectés pour réaliser 18 voies de test parallèle.

TSP-Link permet également au MP5000 d'être associé aux systèmes de commutation Keithley 3706A pour débloquer des tests parallèles à très grande échelle et des solutions économiques. Le 3706A dispose de six emplacements pour cartes de commutation avec topologie multiplexeur disponible. De plus, le 3706A dispose d'un multimètre numérique à 7,5 digits pour une flexibilité supplémentaire dans l'implémentation du système de test. Cette unité centrale de commutation se coordonne facilement avec le MP5000 via notre TSP-LINK pour la communication et le déclenchement afin d'assurer une synchronisation appropriée entre la commutation et le sourçage ou la mesure.

Le logiciel TSP Toolkit présente la connexion numérique d'une connexion matérielle MP5000 et 3706A pour les applications de test parallèle et de commutation.

Pour les applications qui nécessitent de tester des dizaines, voire des centaines d'appareils en parallèle, la commutation devient un élément essentiel de l'architecture et le coût est essentiel. C'est là que la commutation Keithley joue un rôle complémentaire.

Courant dans les environnements de fiabilité et de caractérisation des semi-conducteurs, le 3706A permet le routage d'un grand nombre de voies des sorties et des mesures des SMU vers de grands réseaux de DUT. Dans les scénarios de test de fiabilité, une seule SMU [ou PSU] haute puissance peut polariser de nombreux appareils en parallèle, tandis que les matrices de commutation peuvent acheminer séquentiellement les voies de mesure de précision vers chaque DUT pour capturer les fuites, les décalages de seuil ou les changements paramétriques au fil du temps.

Étant donné que le MP5000 et le 3706A [de commutation] exploitent les technologies TSP et TSP-Link®, ils peuvent être synchronisés au sein d'une architecture de test unifiée. Le scripting au niveau de l'instrument permet un contrôle coordonné des opérations de source, de commutation et de mesure, prenant en charge les tests parallèles à grande échelle sans sacrifier la précision ni le déterminisme de la synchronisation. 

Un chemin flexible de la validation à la production

L'une des forces de l'écosystème MP5000 réside dans sa capacité de mise à l'échelle. Les ingénieurs peuvent commencer avec un système MP5000 autonome pour la validation ou la caractérisation, puis l'étendre :

• Sur toutes les voies au sein d'une seule unité centrale

• Sur les unités centrales à l'aide de TSP‑Link (jusqu'à 32 systèmes synchronisés)

• Sur tous les appareils à l'aide de systèmes de commutation haute densité comme le 3706A

Cette flexibilité permet aux stratégies de test d'évoluer en parallèle avec les cycles de vie des produits, sans nécessiter une refonte complète de l'infrastructure de test.

Conclusion

Le test parallèle à haut nombre de voies n'est plus facultatif dans les tests de semi-conducteurs modernes, il est essentiel. Le système de test de précision modulaire série MP5000 offre le contrôle de la synchronisation, la densité de voies et l'évolutivité architecturale nécessaires pour répondre aux exigences de débit actuelles. Associé à des systèmes de commutation éprouvés tels que le Keithley 3706A, il devient une plateforme puissante et économique capable de prendre en charge tout, de la caractérisation précoce aux tests de fiabilité à volume élevé.

En unifiant la mesure de précision, l'exécution synchronisée et la conception de systèmes évolutifs, le MP5000 aide les ingénieurs à augmenter le débit sans compromettre les données dont ils dépendent.