Bốn cải tiến đẩy nhanh kiểm tra bán dẫn độ chính xác cao, số lượng kênh cao

Các kỹ sư kiểm tra bán dẫn phải chịu áp lực liên tục để tăng thông lượng và phạm vi kiểm tra mà không ảnh hưởng đến độ chính xác phép đo hoặc an toàn thiết bị. Việc tăng số lượng kênh có thể giúp giải quyết vấn đề thông lượng -- bằng cách kiểm tra nhiều DUT song song, và cả phạm vi kiểm tra. Tuy nhiên, một số thách thức kỹ thuật nổi bật khi các kỹ sư mở rộng hệ thống kiểm tra đa kênh, độ chính xác cao:

• Quản lý nhiều kênh hơn và nhiều thiết bị hơn

• Phối hợp thời gian chặt chẽ hơn giữa các nguồn và phép đo

• Tận dụng AI và các công cụ hiện đại để phát triển phần mềm hiệu quả

• Duy trì hoặc cải thiện độ chính xác phép đo

Hệ thống kiểm tra chính xác mô-đun Tektronix MP5000 Series được thiết kế với những đổi mới đáng kể để giúp các kỹ sư kiểm tra giải quyết những thách thức này đặc biệt cho thực tế này. :

1. Mật độ kênh cao giúp quản lý không gian tủ rack

2. Lập trình kịch bản linh hoạt trên thiết bị để giảm chi phí giao tiếp

3. Kích hoạt và trình tự nâng cao để cho phép định thời xác định

4. Kích hoạt liên kênh phần cứng và đồng bộ hóa

Bài viết này giải thích cách chúng hoạt động và cách chúng góp phần vào thông lượng và phạm vi kiểm tra trong kiểm tra bán dẫn. Nó cũng giải thích cách MP5000 và 3706A Switch/DMM có thể được sử dụng cùng nhau để mở rộng hơn nữa các hệ thống.

Hệ thống kiểm tra chính xác mô-đun MP5000 Series được đặt chung với 3706A sẵn sàng giải quyết các ứng dụng chuyển mạch kênh cao

Mật độ kênh cao

Cốt lõi của Dòng MP5000 là kiến trúc mô-đun mật độ cao. Một khung máy chính MP5103 1U duy nhất có thể chứa tối đa ba mô-đun SMU hoặc PSU dạng mô-đun, cung cấp tới sáu kênh độc lập hoàn toàn trong một thiết kế nhỏ gọn (chiều cao tủ rack 1U). Các kênh này không chỉ độc lập—chúng được thiết kế để hoạt động song song với điều khiển thời gian chính xác.

Viết tập lệnh trên thiết bị để giảm chi phí truyền thông

Khung máy chính MP5000 có Bộ xử lý tập lệnh kiểm tra (TSP) tích hợp sẵn, có khả năng điều khiển từng thiết bị và kênh có trong thiết bị. Việc tích hợp khả năng này vào khung máy chính giúp loại bỏ phần lớn lưu lượng quản lý giữa máy chủ và thiết bị đo lường, vốn có thể tăng lên đáng kể trong các hệ thống có số lượng kênh cao.

Và bởi vì việc thực thi kiểm tra diễn ra ở cấp độ thiết bị bằng cách sử dụng công nghệ TSP, các tập dữ liệu lớn có thể được thu thập hiệu quả mà không làm tắc nghẽn các bus truyền thông hoặc làm giảm thông lượng.

Tiện ích mở rộng Tektronix TSP Toolkit Visual Studio Code cho phép người dùng xây dựng trình tự kiểm tra TSP tùy chỉnh nhanh hơn, tích hợp dễ dàng vào các hệ thống phức tạp và kiểm soát hoàn toàn thiết bị hỗ trợ TSP. Với các tính năng như kiểm tra lỗi theo thời gian thực, tự động hoàn thành thông minh, trợ giúp nội tuyến, trình gỡ lỗi trên thiết bị, xuất dữ liệu, tạo tập lệnh tự động và TriggerFlow™ để xây dựng mô hình kích hoạt, TSP Toolkit biến việc lập trình TSP thành một trải nghiệm mạnh mẽ và trực quan.

Đồng bộ hóa và lập trình trình tự định thời

Việc bổ sung kiểm soát thời gian vào hệ thống kiểm tra giúp giảm gánh nặng cho máy chủ và kỹ sư kiểm tra trong việc duy trì đồng bộ hóa và thời gian trong mã kiểm tra tùy chỉnh. Yếu tố cho phép then chốt là TriggerFlow®, mô hình kích hoạt hoàn toàn có thể tùy chỉnh của MP5000. Không giống như các sơ đồ kích hoạt cố định hoặc cứng nhắc, TriggerFlow cho phép các kỹ sư xác định việc thực hiện kiểm tra như một chuỗi hành động theo kiểu biểu đồ dòng. Sử dụng kết hợp các khối thông báo, chờ, trễ, nguồn, đo lường và rẽ nhánh, người dùng có thể phối hợp các hành động trên các kênh với thời gian xác định và không phụ thuộc vào các vòng lặp điều khiển phức tạp phía PC. 

Mô hình sự kiện cố định so với mô hình sự kiện TriggerFlow

Cách tiếp cận này giúp giảm đáng kể độ trễ và jitter của quá trình kiểm tra. Các kênh có thể bắt đầu phép đo chính xác khi một kênh khác hoàn thành bước kích thích, cho phép các kiểm tra song song được đồng bộ chặt chẽ.

Mặt sau của 2 khung máy chính Mp5000 với hai mô-đun PSU và 1 mô-đun SMU sẵn sàng xử lý kiểm tra kênh cao.

Kiểm tra song song thiết bị đa chấu hoặc đa cực thường liên quan đến việc cấp nguồn cho nhiều luồng hoặc cực của thiết bị đồng thời, điều này làm cho việc sắp xếp trình tự cấp nguồn có kiểm soát trở nên cần thiết. Việc cấp nguồn hoặc ngắt nguồn không đúng cách có thể dẫn đến trạng thái thiết bị không thể đoán trước, dòng khởi động quá mức hoặc làm hỏng vĩnh viễn DUT.

Khi được cấu hình với các mô-đun cấp nguồn MPSU50-2ST, MP5000 cung cấp khả năng kiểm soát chính xác cả thời gian và tốc độ thay đổi (tăng) của mỗi đường cấp nguồn. Sử dụng TriggerFlow, mỗi kênh có thể được bật hoặc tắt theo một trình tự được xác định, với độ trễ và tốc độ thay đổi có thể lập trình để quản lý dòng điện khởi động và đảm bảo độ ổn định điện áp tại DUT.

Khả năng lập trình trình tự này được tích hợp đầy đủ vào hệ thống kiểm tra, loại bỏ nhu cầu về các bộ lập trình trình tự bên ngoài, PMIC hoặc mạch FET rời rạc, giúp đơn giản hóa thiết kế hệ thống đồng thời cải thiện khả năng lặp lại.

Mở rộng vượt ra ngoài khung máy chính với Kích hoạt chéo và Đồng bộ hóa TSP-Link

Và khi các ứng dụng yêu cầu số lượng thiết bị thậm chí còn cao hơn, nhiều khung máy chính MP5000 có thể được đồng bộ hóa với nhau. MP5000 bao gồm bus giao tiếp và đồng bộ hóa tốc độ cao TSP-Link. Điều này cho phép nhiều máy tính lớn hoạt động như một hệ thống thống nhất. Nó hỗ trợ kích hoạt xác định, điều phối cấp thiết bị và kiểm tra đa kênh có thể mở rộng mà không phụ thuộc vào điều khiển liên tục của PC. 

TSP Link hiển thị kết nối kỹ thuật số của 3 khung máy chính dòng MP5000 được kết nối vật lý để thực hiện kiểm tra song song 18 kênh.

TSP-Link cũng cho phép MP5000 được ghép nối với hệ thống chuyển mạch Keithley 3706A để mở khóa khả năng kiểm tra song song quy mô lớn thực sự và các giải pháp hiệu quả về chi phí. 3706A có các khe cắm cho tối đa sáu thẻ chuyển mạch với cấu trúc liên kết bộ ghép kênh. Ngoài ra, 3706A có một đồng hồ vạn năng 7,5 chữ số để tăng tính linh hoạt trong việc triển khai hệ thống kiểm tra. Khung chính chuyển mạch này dễ dàng phối hợp với MP5000 qua TSP-LINK của chúng tôi để giao tiếp và kích hoạt nhằm đảm bảo thời gian thích hợp giữa việc chuyển mạch và tạo nguồn hoặc đo lường.

Phần mềm TSP Toolkit hiển thị kết nối kỹ thuật số của MP5000 và kết nối phần cứng 3706A cho các ứng dụng kiểm tra song song và chuyển mạch

Đối với các ứng dụng yêu cầu kiểm tra hàng chục hoặc thậm chí hàng trăm thiết bị song song, chuyển mạch trở thành một phần quan trọng của kiến trúc và chi phí là rất quan trọng. Đây là nơi chuyển mạch Keithley đóng một vai trò bổ sung.

Phổ biến trong môi trường kiểm tra độ tin cậy và đặc tính bán dẫn, 3706A cho phép định tuyến số lượng kênh SMU và các phép đo đến các mảng DUT lớn. Trong các tình huống kiểm tra độ tin cậy, một SMU [hoặc PSU] công suất cao duy nhất có thể phân cực nhiều thiết bị song song, trong khi các ma trận chuyển mạch có thể định tuyến tuần tự các kênh đo lường chính xác đến từng DUT để ghi lại rò rỉ, dịch chuyển ngưỡng hoặc thay đổi tham số theo thời gian.

Vì cả MP5000 và 3706A [chuyển mạch] đều tận dụng các công nghệ TSP và TSP-Link®, nên chúng có thể được đồng bộ hóa trong một kiến trúc kiểm tra thống nhất. Tập lệnh cấp thiết bị cho phép điều khiển phối hợp các hoạt động tạo nguồn, chuyển mạch và đo lường, hỗ trợ kiểm tra song song quy mô lớn mà không ảnh hưởng đến độ chính xác hoặc tính xác định về thời gian. 

Một con đường linh hoạt từ xác thực đến sản xuất

Một trong những điểm mạnh của hệ sinh thái MP5000 là khả năng mở rộng dễ dàng của nó. Các kỹ sư có thể bắt đầu với một hệ thống MP5000 độc lập để xác nhận hoặc mô tả đặc tính, sau đó mở rộng:

• Trên các kênh trong một khung chính duy nhất

• Trên các khung chính sử dụng TSP‑Link (lên đến 32 hệ thống được đồng bộ hóa)

• Trên các thiết bị sử dụng hệ thống chuyển mạch mật độ cao như 3706A

Tính linh hoạt này cho phép các chiến lược kiểm tra phát triển song song với vòng đời sản phẩm mà không cần thiết kế lại hoàn toàn cơ sở hạ tầng kiểm tra.

Kết luận

Kiểm tra song song, đa kênh không còn là tùy chọn trong kiểm tra bán dẫn hiện đại, mà là một yếu tố thiết yếu. Hệ thống kiểm tra chính xác mô-đun MP5000 Series mang lại khả năng kiểm soát thời gian, mật độ kênh và khả năng mở rộng kiến trúc cần thiết để đáp ứng nhu cầu thông lượng hiện nay. Khi được ghép nối với các hệ thống chuyển mạch đã được chứng minh như Keithley 3706A, nó trở thành một nền tảng mạnh mẽ, hiệu quả về chi phí, có khả năng hỗ trợ mọi thứ từ đặc tính hóa ban đầu đến kiểm tra độ tin cậy khối lượng lớn.

Bằng cách hợp nhất phép đo chính xác, thực thi đồng bộ hóa và thiết kế hệ thống có khả năng mở rộng, MP5000 giúp các kỹ sư đẩy thông lượng lên cao hơn mà không ảnh hưởng đến dữ liệu họ tin cậy.