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測量芯片的精度對于測試臺的測量工程師來說意味著什么?

analog_devices ? 來源:未知 ? 作者:李倩 ? 2018-05-10 09:48 ? 次閱讀
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您可曾想過,測量芯片的精度對于測試臺的測量工程師來說意味著什么?

當(dāng)我們還是一名學(xué)生時,恪守的原則是,測量系統(tǒng)的精度至少需要比設(shè)備本身高出10倍。這在如今仍是一個挑戰(zhàn)。

如何通過我們可能從未考慮過的測試臺提升水平?

ADI 工程測量團隊的成員們在這里為您提供了一些相關(guān)的專業(yè)見解。

多年來,"更上一層樓"一直隱含在 ADI 公司戰(zhàn)略中,如今,這一戰(zhàn)略越來越越清晰。曾經(jīng)我們僅提供分立器件和數(shù)據(jù)手冊,如今我們的新理念是參與并理解我們要為客戶解決的問題的全部。作為新理念的一部分,ADI 的測量工程已超越傳統(tǒng)的僅測試 IC 的方法,轉(zhuǎn)而測試解決方案,包括軟件、封裝中的信號鏈系統(tǒng)、微型模塊和其他元件。這種方法將確保我們開發(fā)的解決方案能為客戶創(chuàng)造重大價值。

在 ADI 內(nèi)部,測量工程團隊有時被視為開發(fā)硬件和軟件以推出產(chǎn)品的人員。然而,由測試和評估工程組成的測量部門是 ADI 當(dāng)前最具挑戰(zhàn)性的工程專業(yè)之一。測量工程師是支撐公司與客戶關(guān)系的基礎(chǔ)人員。他們是您在查看保證最大和最小器件規(guī)格、典型性能、最大額定值和穩(wěn)健性時所信任的人。隨著設(shè)計性能不斷提高,我們依賴測量工程師的經(jīng)驗來跟上性能各方面(速度、噪聲、功耗或新集成特性)改進的步伐。

測量專業(yè)由測試和評估工程組成,面對的挑戰(zhàn)包括突破性性能、按時交付和不斷提高的質(zhì)量要求。不久之前,我們處理的是 10 位或 12 位精度的簡單單功能 IC(轉(zhuǎn)換器)。如今,20 位 SAR 轉(zhuǎn)換器、20 位 DAC 轉(zhuǎn)換器和 32 位 Σ-Δ 轉(zhuǎn)換器展示了過去數(shù)年來,隨著 IC 技術(shù)的發(fā)展,測量挑戰(zhàn)如何改變。為了闡明改變的程度,我們將考察低功耗 Σ-Δ 產(chǎn)品的演變,以幫助說明所實現(xiàn)的信號鏈集成的完整性,并突出強調(diào)這給我們測量能力帶來的需求和進步。

我們現(xiàn)在希望讓 SiP(系統(tǒng)化封裝)、微型模塊和模塊更上一層樓,客戶將再次向我們提出新的測量挑戰(zhàn),這些挑戰(zhàn)將迫使我們改進測量方法并開發(fā)新穎的測試和測量解決方案。SiP 利用復(fù)雜的核心技術(shù),將無源和有源器件集成在一起(有時還集成中央處理單元以執(zhí)行配置和控制),從而達到前所未有的系統(tǒng)集成水平。這種集成度引入了越來越多的功能、嵌入式特性組合、高級封裝、內(nèi)部節(jié)點訪問問題、嵌入式軟件、系統(tǒng)級校準等等。這些解決方案簡化了復(fù)雜轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品的使用體驗,其復(fù)雜性問題以及設(shè)計和測量障礙在ADI 內(nèi)部得到處理和解決。

過去,現(xiàn)在

最新測試和測量挑戰(zhàn)的一個典型例子就是我們低功耗 Σ-Δ 系列產(chǎn)品的進步。為了展示所取得的進步,圖 1 突出說明了這樣一個事實:我們系統(tǒng)化芯片的水平現(xiàn)在已經(jīng)遠遠高于前幾代轉(zhuǎn)換器。該產(chǎn)品系列中的最新產(chǎn)品是一款適合高精度測量應(yīng)用的低功耗、低噪聲、全集成式模擬前端。該產(chǎn)品的信號鏈集成度要求 24 位 Σ-Δ ADC 領(lǐng)域、基準電壓源性能和精度方面、通道序列化和時序方面、數(shù)字特性和功能方面及振蕩器性能方面的測量經(jīng)驗。作為比較,圖 1 還顯示了一款先前的典型 16 位器件,其在當(dāng)時被認為具有突破性的性能。相關(guān)挑戰(zhàn)已經(jīng)解決,今天的技術(shù)已經(jīng)提高了好幾個數(shù)量級。除非技術(shù)進步與我們的測試和測量能力相匹配,否則我們將無法保持行業(yè)技術(shù)領(lǐng)先地位。

圖1. 集成的演變;性能進步驅(qū)動創(chuàng)新

深入了解轉(zhuǎn)換器架構(gòu)、混合信號測試電路設(shè)計中的專業(yè)知識、PCB布局技術(shù)以及測量軟件,可以讓我們從這些高集成度轉(zhuǎn)換器中獲得最佳性能。這有利于SiP/模塊的發(fā)展,使我們的經(jīng)驗?zāi)軌虮挥脕斫鉀Q更多的客戶設(shè)計挑戰(zhàn)并縮短開發(fā)時間。

現(xiàn)在,未來

當(dāng)我們向前邁進,著手解決客戶未來的問題時,我們的工具箱充滿了豐富的產(chǎn)品和測量專業(yè)知識。縱觀 ADI 歷史,我們不斷在實際信號處理方面取得突破,并持續(xù)通過片內(nèi)集成擴展我們的核心技術(shù)。近年來,我們已經(jīng)開始涉足DSP、RFMEMS領(lǐng)域,并在物聯(lián)網(wǎng)等新興領(lǐng)域開辟新天地。

ADI 收購凌力爾特則是更進一步的舉措,整合了我們強大的產(chǎn)品組合,并增加了業(yè)界領(lǐng)先的高性能模擬和電源解決方案。這鞏固了我們整合這些技術(shù)的定位,通過真正展現(xiàn)我們能力的解決方案來影響客戶。

圖 2 顯示了我們在橫向和縱向上積累技術(shù)的進展情況,我們現(xiàn)在將這些構(gòu)建模塊用在 SiP/模塊開發(fā)中以提供超越芯片的解決方案。測量工程師通過整合我們在這些核心技術(shù)方面的專業(yè)知識來支持這一目標。

圖2. SiP/模塊開發(fā)利用了我們的核心技術(shù)

為什么 ADI 認為這是必要的呢?從與客戶的接觸中,我們知道他們也在發(fā)展,客戶也在更上一層樓。版圖正在改變,您的混合信號設(shè)計團隊可能更小,您可能有其他方面的關(guān)注和專業(yè)知識,并且您正在尋求縮短設(shè)計周期和上市時間的辦法。通過提供完整信號鏈,ADI 可以幫助您擺脫這些設(shè)計挑戰(zhàn),而這需要有效測量解決方案作為支撐。

模塊解決方案原型開發(fā)

通過盡早與客戶開展合作,測量工程師可以利用我們的硬件專業(yè)技術(shù)為開發(fā) SiP/模塊設(shè)計原型。我們可以對新穎的構(gòu)想進行概念驗證,并且快速調(diào)試和評估,在必要時迭代原理圖和布局以實現(xiàn)最佳性能。我們可以開展任務(wù)測試,評估客戶的傳感器,在特定應(yīng)用情形中測試整個系統(tǒng),并分析數(shù)據(jù)以確保所有要求都得到滿足,然后才開發(fā)最終 SiP 或模塊。

圖3. 模塊測試原型

利用這些原型,我們還能開發(fā)ATE解決方案,從而攻克系統(tǒng)級設(shè)備可能提出的新測試挑戰(zhàn),例如封裝尺寸、測試節(jié)點接入點或固件接口。

借助我們對構(gòu)成這些產(chǎn)品的模塊核心技術(shù)的經(jīng)驗,我們可以運用我們的器件級訣竅讓這些器件實現(xiàn)最佳性能,甚至將系統(tǒng)級性能提升到新的水平。通過原型,我們可以輕松與基準激勵信號和測量儀器接口,并評估生產(chǎn)測試需要接入哪些測試節(jié)點。此原型可以讓我們和客戶開始驗證整個系統(tǒng)信號路徑的系統(tǒng)級校準。

圖4. 用于模塊測試的原型板示例

隨著 SiP/模塊的發(fā)展,需要處理器來完成配置、控制和算法處理,為了化繁為簡,消除客戶負擔(dān),可能需要開發(fā)固件。這可以隨著原型開始并演進。通過開發(fā)和測試固件,測量工程師將其故障排除思維模式用于檢測錯誤,并預(yù)測可能引發(fā)問題的情況。這可以反饋到系統(tǒng)設(shè)計中并實現(xiàn)進步。此原型可用來向客戶展示構(gòu)想,激發(fā)反饋,進而也能決定模塊的發(fā)展方向。這樣,客戶便可從早期影響解決方案。

結(jié)語

多年來,隨著核心技術(shù)的復(fù)雜性和集成度持續(xù)增長,ADI 測量團隊的能力也在提高。我們現(xiàn)在測試的遠不止是核心轉(zhuǎn)換器,芯片集成度的提高反過來又促進了測量技術(shù)和技巧的進步。我們在實驗室和生產(chǎn)測試中的測量解決方案隨著技術(shù)發(fā)展而進步。結(jié)合我們在核心轉(zhuǎn)換器、傳感器、放大器、基準電壓源、電源和數(shù)字電路方面的測量專業(yè)技術(shù),我們得以超越一切可能。

展望未來,隨著多芯片 SiP、模塊和微型模塊的不斷發(fā)展,ADI 將繼續(xù)勇攀高峰。這些模塊讓技術(shù)更上一層樓,給測量工程帶來新的挑戰(zhàn),但也減輕了我們客戶的工程負擔(dān)。簡化客戶的應(yīng)用開發(fā)工作是 ADI 技術(shù)的中心任務(wù)。我們已經(jīng)擴大并將繼續(xù)擴大測量技術(shù)力量,以充分利用我們的專業(yè)知識來支持這些新技術(shù)。無論是通過原型 PCB 設(shè)計、任務(wù)測試、固件開發(fā)還是原型演示,ADI 的測量工程師都是這些產(chǎn)品成功的關(guān)鍵。

隨著我們技術(shù)產(chǎn)品的進步速度加快,ADI 測量團隊將領(lǐng)先一步,確保世界一流的測量與世界領(lǐng)先的技術(shù)相伴而行。

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原文標題:測量工程如何“更上一層樓”?ADI 工程測量團隊這樣說

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