加速高通道數、高精密度半導體測試的四項創新

半導體測試工程師持續面臨提高輸送量和涵蓋範圍的壓力，同時不影響量測準確度或裝置安全性。增加通道數量有助於提高輸送量—透過平行測試多個 DUT，同時也提升涵蓋範圍。然而，當工程師們擴展多通道、高精密度測試系統時，會面臨一些突出的工程挑戰：

• 管理更多通道和更多儀器

• 來源和量測之間更緊密的時序協調。

• 運用 AI 和現代工具來進行高效軟體開發

• 維持或提升量測精度

Tektronix MP5000 系列模組化精密測試系統採用重大創新設計，專為此現實情況協助測試工程師克服這些挑戰。：

1. 高通道密度有助於管理機架空間。

2. 彈性的儀器上指令碼，可降低通訊開銷。

3. 進階觸發和序列，實現決定性計時。

第四。硬體交錯觸發與同步化

本文說明其運作方式，以及它們如何有助於半導體測試的生產量和覆蓋率。本文也說明 MP5000 和 3706A 切換器/數位萬用電錶如何搭配使用以進一步擴展系統。

配備 3706A 的 MP5000 系列模組化精密測試系統，已備妥可應對高通道切換應用。

高通道密度

MP5000 系列的核心為高密度模組化架構。單一 MP5103 1U 主機可支援多達三個模組化 SMU 或 PSU 模組，在精巧的尺寸 (1U 機架高度) 中提供多達六個完全獨立的通道。這些通道不僅獨立—它們更設計為可並行運作並提供精確的時序控制。

降低通訊開銷的儀器上指令碼

MP5000 主機內建 Test Script Processor (TSP)，可控制儀器內所含的各項儀器與通道。將此功能內建於主機中，可大幅減少主機與儀器間的維護流量，在高通道數系統中，此流量可能大幅增加。

由於測試執行是使用 TSP 技術在儀器層級上進行，因此可以有效地收集大型資料集，而不會使通訊匯流排飽和或降低傳輸量。

Tektronix TSP Toolkit Visual Studio Code 廡充套件能讓使用者更快地建立自訂的 TSP 測試序列，輕鬆整合到複雜系統中，並完全控制啟用 TSP 的儀器。具備即時錯誤檢查、智慧型自動完成、內嵌說明、內建於儀器的除錯工具、資料匯出、自動產生指令碼以及用於建立觸發模型的 TriggerFlow™ 等功能，TSP Toolkit 將 TSP 指令碼編寫轉化為強大且直觀的體驗。

確定性同步與定序

在測試系統中增加計時控制可減輕主機和測試工程師在自訂測試程式碼中維護同步和計時的負擔。主要促成因素為 TriggerFlow®，這是 MP5000 完全可自訂的觸發模型。與固定或嚴格的觸發方案不同，TriggerFlow 允許工程師將測試執行定義為流程圖樣式的動作序列。結合通知、等待、延遲、電源、量測和分支區塊，使用者可以透過確定性計時在通道之間協調動作，且不需依賴複雜的 PC 端控制迴路。

固定事件模型對比 TriggerFlow 事件模型

這種方法能大幅減少測試延遲和抖動。通道可以在另一個通道完成刺激步驟時立即開始量測，從而實現緊密同步的平行測試。

2 個 MP5000 主機的後視圖，其中包含兩個 PSU 模組和 1 個 SMU 模組，可應付高通道測試

平行測試多接腳或多終端裝置測試通常涉及同時為多個軌道或裝置端子供電，使受控電源時序變得至關重要。不當的開機或關機可能會導致不可預測的裝置狀態、過大的突波電流或永久性的 DUT 損壞。

搭配 MPSU50-2ST 電源供應模組時，MP5000 可精確控制每個電源軌的時序和轉換速率 (斜率)。使用 TriggerFlow，每個通道可透過預定序列開啟或關閉，並具備可程式延遲和轉換速率，以管理突波電流並確保 DUT 的電壓穩定性。

此定序功能已完全整合到測試系統中，無需外部定序器、PMIC 或離散 FET 電路，這可簡化系統設計，同時提高重複性。

透過 TSP-Link 和交叉觸發和同步功能，將應用範圍及解決方案擴展到主機以外。

當應用需要更高的裝置數量時，多台 MP5000 主機箱可同步運作。MP5000 配備 TSP-Link 高速同步與通訊匯流排。這使得多台主機箱能夠作為統一系統運作。它支援確定性觸發、儀器層級協調以及可擴充的多通道測試，無需依賴持續的 PC 控制。

TSP Link 顯示 3 個 MP5000 系列主機箱的數位連線，這些主機箱實體連接以實現 18 個通道的平行測試。

TSP-Link 也可讓 MP5000 與 KEITHLEY 3706A 開關系統配對，以實現真正大規模的平行測試和具成本效益的解決方案。3706A 有多達六個開關卡插槽，並提供多工器拓撲。此外，3706A 配備 7.5 位數萬用電錶，可提升測試系統實作的彈性。此開關主機可透過 TSP-LINK 輕鬆搭配 MP5000 運作，以進行通訊和觸發，確保切換與輸出或量測之間的正確時序。

TSP Toolkit 軟體顯示 MP5000 和 3706A 硬體連線的數位連線，用於平行測試和切換應用。

對於需要平行測試數十甚至數百個裝置的應用，切換成為架構的關鍵部分，而成本也是關鍵。這正是 Keithley 切換扮演輔助角色的地方。

在半導體可靠度及特性分析環境中，3706A 可實現 SMU 輸出和量測至大型 DUT 陣列的高通道數路由。在可靠度測試情境中，單一高功率 SMU (或 PSU) 可並行對多個裝置進行偏壓，同時切換矩陣可依序路由精密量測通道至每個 DUT，以擷取隨時間變化的洩漏、臨界值位移或參數變更。

由於 MP5000 和 [switching] 3706A 都運用 TSP 和 TSP-Link® 技術，因此可在一體式測試架構內進行同步。儀器級指令碼可協調控制來源、切換和量測作業，支援大規模平行測試，而不會犧牲準確度或時序確定性。

從驗證到生產的彈性路徑

MP5000 生態系統的優勢之一是其易於擴展性。工程師可從獨立的 MP5000 系統開始進行驗證或特性化，然後再擴充：

• 在單一主機內的跨通道

• 適用於使用 TSP-Link 的主機（最多可同步 32 個系統）

• 適用於使用 3706A 等高密度開關系統的裝置

這種彈性可讓測試策略與產品生命週期共同演進，而無需強制完全重新設計測試基礎設施。

結論

在高通道半導體測試中，高通道、平行測試已不再是選配功能，而是必要的。MP5000 系列模組化精密測試系統提供時序控制、通道密度和架構可擴展性，可滿足當今的輸送量需求。與經驗證的開關系統（例如 Keithley 3706A）搭配使用時，它會成為一個具有成本效益的強大平台，能夠支援從早期特性分析到大批量可靠性測試的所有環節。

透過整合精密量測、同步執行和可擴充的系統設計，MP5000 協助工程師提升輸送量，同時不影響他們所依賴的資料準確度。