多チャンネル、高精度な半導体テストを加速する4つのイノベーション

半導体テストエンジニアは、測定精度やデバイスの安全性を損なうことなく、スループットとカバレッジを向上させるよう常に求められています。チャンネル数を増やすことで、スループットとカバレッジの両方に対応できます――複数のDUTを並列でテストすることにより。しかし、マルチチャンネルで高精度なテスト・システムを拡張するにつれて、いくつかのエンジニアリング課題が浮上しています。

• より多くのチャンネルと計測器の管理

ソースと測定間のより緊密なタイミング同期。

• AIと最新ツールを活用した効率的なソフトウェア開発

測定精度の維持または向上

Tektronix MP5000シリーズ・モジュラ精密テスト・システムは、特にこの現実に合わせて、テスト・エンジニアがこれらの課題に取り組むのに役立つように、大幅な革新をもって設計されました。：

1番目。高チャネル密度により、ラック・スペースの管理に役立ちます。

2. 通信オーバーヘッドを削減する柔軟なオン・インストゥルメント・スクリプティング

3. 確定的タイミングを実現するための高度なトリガおよびシーケンシング

4. ハードウェアのクロストリガと同期機能

この記事では、半導体テストにおいて、それらがどのように機能し、スループットとカバレッジにどのように貢献するかを説明します。また、システムをさらに拡張するために、MP5000と3706Aスイッチ/DMMをどのように組み合わせて使用できるかについても説明します。

3706Aを組み込んだMP5000シリーズ・モジュラ精密テストシステムは、高チャンネル切り替えアプリケーションに対応可能です。

高チャンネル密度

MP5000シリーズの中核をなすのは、高密度モジュラ・アーキテクチャです。1台のMP5103 1Uメインフレームには、最大3つのモジュール式SMUまたはPSUモジュールを搭載でき、コンパクトな設置面積（1Uラック高）で最大6つの完全に独立したチャンネルを提供します。これらのチャンネルは独立しているだけでなく、正確なタイミング制御で並行して動作するように設計されています。

通信オーバーヘッドを削減するオン・インスツルメント・スクリプティング

MP5000メインフレームは、内蔵のテスト・スクリプト・プロセッサ（TSP）を搭載しており、計測器内の各計測器とチャンネルを制御できます。メインフレームにこの機能が内蔵されているため、ホストと計測器間の多くのハウスキーピング・トラフィックが不要になり、多チャンネル・システムでのトラフィック増大を防ぐことができます。

TSP技術により計測器レベルでテストが実行されるため、通信バスを飽和させたり、スループットを低下させたりすることなく、大量のデータを効率的に収集できます。

Tektronix TSP Toolkit Visual Studio Code拡張機能は、カスタムTSPテスト・シーケンスをより迅速に構築し、複雑なシステムへ容易に統合し、TSP対応機器を完全に制御できるようにします。リアルタイム・エラー・チェック、インテリジェントな自動補完、インライン・ヘルプ、オンインスツルメント・デバッガ、データ・エクスポート、自動スクリプト生成、およびトリガ・モデル構築用のTriggerFlow™といった機能により、TSP Toolkitは、TSPスクリプト作成を強力で直感的なものにします。

確定的同期とシーケンス

テストシステムにタイミング制御を追加することで、カスタムテストコードにおける同期とタイミングの維持に関するホストおよびテストエンジニアの負担が軽減されます。これを可能にする鍵となるのが、MP5000の完全にカスタマイズ可能なトリガーモデルであるTriggerFlow®です。固定された、あるいは厳密なトリガ方式とは異なり、TriggerFlowを使用すると、エンジニアはフローチャート形式のアクションのシーケンスとしてテスト実行を定義できます。通知、待機、遅延、ソース、測定、分岐の各ブロックを組み合わせて使用​​することで、ユーザーは確定的タイミングでチャンネル間の動作を連携させることができ、複雑なPC側制御ループに依存する必要がありません。

固定イベント・モデル 対 TriggerFlowイベント・モデル

このアプローチにより、テストのレイテンシとジッタが大幅に削減されます。チャンネルは、別のチャンネルが刺激ステップを完了すると同時に測定を開始でき、厳密に同期された並列テストが可能になります。

高チャネル・テストに対応する、2台のMP5000メインフレームと2つのPSUモジュールおよび1つのSMUモジュールの背面図

並列テストでは、マルチピンまたはマルチ端子デバイスのテストにおいて、複数のレールまたはデバイス端子へ同時に電力を供給することが多く、そのため制御されたパワー・シーケンスが不可欠です。不適切なパワーアップまたはパワーダウンは、予測不能なデバイス状態、過剰な突入電流、あるいはDUTの恒久的な損傷につながる可能性があります。

MPSU50-2ST電源モジュールと構成すると、MP5000は各パワー・レールのタイミングとスルー（ランプ）レートの両方を精密に制御します。TriggerFlowを使用すると、各チャンネルは定義されたシーケンスでオン/オフでき、プログラマブルな遅延とスルー・レートにより、突入電流を管理し、DUTでの電圧安定性を確保できます。

このシーケンス機能はテストシステムに完全に統合されているため、外部シーケンサ、PMIC、ディスクリートFET回路が不要になり、システム設計を簡素化しながら再現性を向上させます。

TSP-Linkクロストリガと同期によるメインフレームを超えた拡張

さらに高いデバイス数が必要なアプリケーションの場合でも、複数のMP5000メインフレームを同期できます。MP5000には、TSP-Link高速同期および通信バスが搭載されています。これにより、複数のメインフレームを統合されたシステムとして動作させることができます。確定的トリガ、計測器レベルの連携、および継続的なPC制御に依存しないスケーラブルなマルチチャンネル・テストをサポートしています。

TSPリンクは、18チャネルの並列テストを実現するために物理的に接続された3台のMP5000シリーズ・メインフレームのデジタル接続を示しています。

TSP-Linkにより、MP5000はケースレーの3706Aスイッチ・システムと組み合わせて、大規模並列テストや費用対効果の高いソリューションを実現できます。3706Aは、マルチプレクサ・トポロジが利用可能な最大6枚のスイッチ・カード用スロットを備えています。さらに、3706Aは7.5桁のマルチメータを備えており、テスト・システムの実装に柔軟性をもたらします。このスイッチング・メインフレームは、弊社のTSP-LINKを介してMP5000と容易に連携し、通信およびトリガリングを行うことで、スイッチングとソース/測定間の適切なタイミングを確保します。

TSP Toolkitソフトウェアは、並列テストおよびスイッチング・アプリケーションにおけるMP5000と3706Aのハードウェア・デジタル接続について示しています。

並列で数十あるいは数百のデバイスのテストを必要とするアプリケーションでは、スイッチングがアーキテクチャの重要な部分となり、コストが重要になります。ここでケースレーのスイッチングが補完的な役割を果たします。

半導体の信頼性および特性評価環境で一般的な3706Aは、SMU出力と測定の多チャンネル・ルーティングを大規模なDUTアレイに対し可能にします。信頼性テストのシナリオでは、単一の高出力SMU [またはPSU]で多数のデバイスに並列でバイアスを印加でき、スイッチング・マトリクスは精密測定チャンネルを各DUTにシーケンシャルにルーティングして、リーク電流、しきい値シフト、または経時的なパラメトリックの変化を捕捉できます。

MP5000と[switching] 3706AはどちらもTSPおよびTSP-Link®技術を活用しているため、統合されたテスト・アーキテクチャ内で同期させることができます。計測器レベルのスクリプトにより、ソース、スイッチング、測定操作の協調的制御が可能になり、精度やタイミングの確定性を犠牲にすることなく、大規模並列テストをサポートします。

検証から製造までの柔軟なパス

MP5000エコシステムの強みの1つは、その拡張性の高さです。エンジニアは、まず検証または特性評価のためにスタンドアロンのMP5000システムから開始し、その後拡張することができます。

メインフレーム内でのチャンネル間

・ 複数のメインフレーム間でTSP-Linkを使用 (最大32システムを同期)

・ 3706Aのような高密度スイッチ・システムを使用する複数のデバイス間で

この柔軟性により、テスト・インフラストラクチャを完全に再設計することなく、製品ライフサイクルに合わせてテスト戦略を進化させることができます。

結論

多チャンネル並列テストは、最新の半導体テストにおいて、もはやオプションではなく必須です。MP5000シリーズ・モジュラ精密テスト・システムは、今日のスループット要件を満たすために必要なタイミング制御、チャンネル密度、およびアーキテクチャの拡張性を提供します。ケイエスレー 3706A のような実績のあるスイッチ・システムと組み合わせることで、初期特性評価から大量生産の信頼性テストまで、あらゆることをサポートできるコスト効率の高い強力なプラットフォームとなります。

精密測定、同期実行、スケーラブルなシステム設計を統合することで、MP5000は、依存するデータを損なうことなく、エンジニアの処理能力向上に貢献します。