+7 495 221 28 50

MADE IN RUSSIA: Тестер микросхем FT-17HF

19 июля, 2013 - 13:54 -- Theodore Krekoten
Русский

Разработка современных тестовых систем для контроля качества изделий микроэлектроники являлась для группы компаний «Совтест» одной из важнейших задач на протяжении последних нескольких лет. Для реализации данной цели специалисты компании использовали не только собственный опыт, накопленный в течение 20 лет работы (с момента своего основания в 1991 году ООО «Совтест АТЕ» специализируется именно на тестовых технологиях), но также опыт зарубежных и российских коллег. В результате на международной выставке «Экспоэлектроника-2012» состоялась презентация нового изделия под брендом группы компаний «Совтест» – тестовой системы FT-17HF для контроля параметров микросхем широкой номенклатуры.

Актуальность решения

В настоящий момент в России многие компании-производители электроники остро заинтересованы в поставках качественной элементной базы. Ведь отказ в работе одного компонента может привести к катастрофическим последствиям. В особенности это касается тех элементов системы управления, которые ответственны за поддержание функций жизнедеятельности объекта, связанных с обеспечением безопасности человека.

Распространенная сегодня практика выбора «второго» поставщика не гарантирует качества поставляемых компонентов и не может служить критерием оценки работоспособности того или иного элемента. Не имея в своём распоряжении парка измерительного и испытательного оборудования,  «второй» поставщик зачастую ограничивается лишь проверкой внешнего вида компонента. Однако для каждого элемента должен быть проведён комплекс испытаний на соответствие требуемым характеристикам, а также выполнена проверка его работы в критических и предельных условиях. Таким образом, для обеспечения надёжности продукции сертификационные центры «второго» поставщика, а также участки входного контроля предприятий-производителей электроники должны быть оснащёны современным контрольным и испытательным оборудованием.

Существующее на сегодняшний день тестовое оборудование для контроля качества сложных электронных компонентов не всегда соответствует требованиям пользователей. Развитие ЭКБ предусматривает применение более мощных средств контроля по сравнению с использовавшимися ранее. Также немаловажен вопрос универсальности: наличие единого решения как для тестирования цифровой, так и цифро-аналоговой (если речь, к примеру, идёт о цифровых микросхемах и микросхемах ЦАП/АЦП) микроэлектроники существенно бы сократило расходы сертификационных центров на испытания.

Еще одна проблема: многие тестовые системы, используемые в центрах по сертификации, представляют собой так называемый «чёрный ящик», в котором принцип тестирования параметров и функционирования компонента основан на выдаче результата ГОДЕН/БРАК. Зачастую «закрыт» и сам метод контроля того или иного параметра. В данном случае понять, что происходит внутри тестовой системы, пользователю невозможно, как и невозможно скорректировать метод или задать иной алгоритм контроля.

Таким образом, сегодня существует потребность в системах с открытым доступом ко всем измерительным возможностям. Особенно это актуально для сертификационных центров, которым важен не только потоковый режим проверки ЭКБ (контроль параметров больших партий), но и исследовательский, что позволит оценить динамику изменения параметров ЭКБ.

Подобные системы предлагают зарубежные компании-производители тестеров для электронной компонентной базы. Они лишены недостатков, указанных выше, но все-таки имеют свои слабые стороны. Во-первых, это стоимость, которая может в несколько раз увеличить затраты на проведение контроля и испытаний ЭКБ. К тому же, при отсутствии в России авторизированных сервисных центров очень затратной является и поддержка данных систем во время эксплуатации. Во-вторых, зарубежное оборудование проектируется с учётом зарубежных стандартов и поэтому не учитывает  специфику российского применения, не говоря уже о том, что всё программное обеспечение к таким системам использует английский язык.

Обратимся к другому аспекту тестирования ЭКБ авиакосмического применения. Сегодня для повышения надежности спутников широко используется импортная ЭКБ, которую также необходимо сертифицировать. Ситуация осложнена тем, что на такие компоненты, в отличие от ЭКБ российского производства, есть только так называемый «datasheet» (прим.: перечень технических характеристик), которого недостаточно для получения достоверной методики тестирования. В datasheet описан лишь принцип работы того или иного компонента, зачастую ложный или ошибочный. Использовать эти сведения для формирования нормальной программы контроля получается крайне редко.

Описанные выше проблемы не являются новыми для российских специалистов. Однако до сих пор не был найден выход, который мог бы решить все задачи, стоящие перед современными сертификационными центрами. Очевидно, что добиться положительного результата в сложившейся ситуации возможно лишь совместными усилиями поставщиков, производителей и потребителей.

Тестовая система FT-17HF

Группа компаний «Совтест» уже давно идёт по пути освоения производства собственного оборудования с учётом требований и специфики российских потребителей. Предприятие имеет 20-летний опыт работы с ведущими мировыми производителями тестового и испытательного оборудования (Teradyne, TIRA и др.), активно сотрудничает с зарубежными и российскими испытательными центрами (RoodMicrotec, ОАО «РНИИ «Электронстандарт» и др.) и российскими производителями ЭКБ. Кроме того, «Совтест АТЕ» участвует в проектах по разработке ЭКБ: совместно с институтом Fraunhofer (Германия) был спроектирован и изготовлен прототип двухосевого МЭМС-акселерометра с диапазоном измеряемых ускорений ± 30g. Все это, а также доступ к передовым зарубежным технологиям, позволило специалистам «Совтест АТЕ» совместно с дочерней компанией «Совтест Микро» разработать ряд собственных решений для контроля качества ЭКБ. Одним из последних является тестер микросхем широкой номенклатуры FT-17HF.

Данная контрольно-измерительная система универсальна и позволяет тестировать как цифровые, так и микросхемы смешанного сигнала (ЦАП/АЦП). Открытый программный код дает возможность получать доступ к аппаратным и программным функциям системы.

По своим техническим характеристикам тестер не уступает зарубежным аналогам, однако по сравнению с ними имеет более низкую стоимость за счет отечественного производства. Основу  комплекса FT-17HF составляет набор универсальных плат, выполненных по технологии «тестер-на-канал». Подобная архитектура позволяет получить максимум измерительных возможностей при минимальном времени контроля и затратах на изготовление измерительной оснастки. В состав комплекса может входить до 12-ти  универсальных плат с общим количеством выводов до 768-ми и количеством источников питания объекта контроля до 96-ти. Кроме того, в тестере реализована программно-аппаратная поддержка подключения внешнего измерительного оборудования для контроля компонентов смешанного сигнала (АЦП, ЦАП, ФАПЧ и др.). Дополнительно к базовым возможностям в системе могут быть реализованы заданные алгоритмы тестирования структур памяти (галоп, марш, шахматы и др.)

Механическая конструкция тестера разработана с учетом требований по электромагнитной совместимости, эргономики и безопасности. Требуемые температурные режимы внутри корпуса обеспечиваются системой воздушного охлаждения (водяное охлаждение не требуется). Манипулятор позволяет перемещать и вращать тестовую голову во всех осях, что обеспечивает возможность жесткой (бескабельной) стыковки со вспомогательным оборудованием: зондовые установки, проходные камеры, автоподатчики.   

Рис.1 Тестер микросхем FT-17HF

Области применения:

  • Выходной контроль интегральных микросхем (в корпусе и на полупроводниковой пластине) на производстве и в лабораторных условиях.
  • Входной контроль интегральных микросхем на предприятиях-потребителях.
  • Научно-исследовательские работы, контроль граничных параметров изделий микроэлектроники.
  • Образовательный процесс, изучение принципов работы микроэлектроники и тестового оборудования.

Отличительные особенности:

  • Высокая производительность – за счет современной архитектуры «тестер-на-канал» и широких возможностей параллельного контроля.
  • Универсальность – контроль как цифровых, так и цифро-аналоговых схем.
  • Гибкость – конфигурация тестера может легко изменяться и наращиваться при необходимости.
  • Измерительная часть тестера выполнена с применением последних технологий в области компонентой базы.
  • Простота создания тестовых последовательностей.
  • Простота в эксплуатации и обслуживании.
  • Возможность непосредственной стыковки («жёсткая» стыковка) с автоматическими загрузчиками изделий (зондовые установки, проходные камеры и др.).

Технические характеристики

Количеств измерительных каналов

768 (до 12 плат по 64 канала)

Максимальная частота следования тестовых векторов

400 Mbps

Дискретность задания временных параметров

39 пс

Количество временных меток на канал

4 или 8 (в режиме мультиплексирования)

Максимальное рассогласование каналов

±250 пс (пикосекунд)

Глубина памяти тестовых векторов на канал

128 Мбит (расширение до 256 Мбит)

Диапазон задания/контроля напряжения

- 2 ... +6 В (или 0… +8 В)

Максимальная потребляемая мощность

4 кВт (киловатт)

Система охлаждения

воздушная

Сжатый воздух/вакуум

не требуется

Тестовая система FT-17DT для настольного применения

В июле 2012 года был изготовлен первый образец тестовой системы FT-17DT, представляющей собой настольный вариант тестера FT-17HF (англ.: DT, desktop – настольный). В настоящий момент тестер успешно прошел приемо-сдаточные испытания, подтвердив соответствие заявленным характеристикам. Проектирование оборудования осуществлялось также совместно со специалистами ООО «Совтест Микро».

Конструктив тестовой системы FT-17DT имеет удобный эргономичный дизайн, что делает ее лучшим решением для потребителей, которые занимаются сертификационными испытаниями микросхем или применяют у себя на предприятии входной контроль небольших партий компонентов. По своим техническим возможностям новая модель тестера ни в чем не уступает FT-17HF, единственное отличие – в максимальном количестве модулей pin-электроники (FT-17DT – 4 модуля и 256 измерительных каналов; FT-17HF – 12 модулей и 786 измерительных каналов).

 

                                                  Рис.2 Тестовая система FT-17DT проходит приемо-сдаточные испытания

Однако главное преимущество системы FT-17DT заключается в том, что это, как и FT-17HF, продукт исключительно российской разработки: от электроники до корпуса. Программное обеспечение тестера – XperTest – также является результатом работы специалистов «Совтест АТЕ» и, что немаловажно, использует русский язык.

FT-17DT имеет активный спрос на потребительском рынке: уже сегодня идет ряд переговоров о поставке данного оборудования и планируется начало серийного производства системы к концу IV квартала 2012 года.

Программное обеспечение XperTest

Для управления работой комплексов FT-17HF и FT-17DT используется программное обеспечение XperTest, разработанное специалистами группы компаний «Совтест». ПО представляет собой графический интерфейс пользователя, в котором удобно самостоятельно разрабатывать тестовые последовательности для тестирования микросхем, а также контролировать результаты измерений. Важно, что данное ПО может быть видоизменено и адаптировано под конкретные требования пользователя.

Создание тестовой программы в общем случае сводится к введению данных, которые пользователь получает из технических условий на тестируемые компоненты в диалоговые окна программы. Тестовые последовательности формируются таблично или в графическом редакторе, который также выполняет функцию монитора входных/выходных сигналов. Таблицы тестовых последовательностей вводятся вручную или автоматически транслируются в формат тестера из файла САПР типа «Невод», VCD, STIL и др. Разработка тестовых программ основана на применении стандартных и пользовательских методов контроля (библиотек контроля). При этом значительно сокращается и упрощается процесс разработки тестовых программ, повышается полнота и достоверность результатов тестирования. Программное обеспечение включает в себя также мощный инструментарий для отладки тестовых программ и исследования выдаваемых и считываемых значений. 

Рис.3 Пример создания программы контроля с помощью ПО XperTest

Стоит отметить, что специалисты группы компаний «Совтест» постоянно повышают уровень своей компетенции  в разработке и создании современного тестового программного обеспечения. В сентябре 2012 года они приняли участие в обучающем семинаре «Основы цифрового тестирования и тестирование смешанного сигнала», организованном компанией SmarTest (Германия).

Обучение проходило по программе, разработанной компанией Soft Test (США), которая имеет более 30 лет опыта в создании эффективных курсов в области тестовых технологий. В свою очередь, немецкие специалисты из SmarTest – ведущего европейского обучающего центра – подобрали оптимальную программу, позволяющую усовершенствовать навыки разработки современного тестового ПО с минимальными затратами временных и человеческих ресурсов.

  

В результате обучения инженеры «Совтест АТЕ» получили возможность не только укрепить свои знания, но и решить ряд практических вопросов. Теперь специалисты компании готовы к выполнению самых сложных задач по разработке методик контроля параметров и функционального тестирования цифровых микросхем и микросхем смешанного сигнала (АЦП, ЦАП). По итогам учебного курса и успешного выполнения тестовых заданий инженерам «Совтест АТЕ» были выданы соответствующие сертификаты.

Заключение

Многолетний опыт работы в области контроля качества изделий электроники  и доступ к передовым мировым технологиям позволили специалистам «Совтест АТЕ» разработать решение, не уступающее зарубежным аналогам и способное составить достойную конкуренцию имеющимся на рынке тестовым системам. Понимание специфики потребностей отечественных предприятий обеспечило соответствие тестовых систем FT-17HF FT-17DT их основным производственным нуждам. И в данном случае лейбл «Made in Russia» не только повод для гордости, но и определенно гарантия эффективной работы оборудования.  

Автор: Приходько Игорь Анатольевич, технический директор ООО «Совтест АТЕ»