如今電子制造公司的一個(gè)新興趨勢(shì)是通過產(chǎn)品測(cè)試來實(shí)現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)差異化，除了固定的測(cè)試功能，還要滿足自動(dòng)化和自定義的需求，以實(shí)現(xiàn)智能測(cè)試系統(tǒng)。美國(guó)國(guó)家儀器公司(以下簡(jiǎn)稱NI)的聯(lián)合創(chuàng)始人James Truchard博士曾說過：“我曾見證測(cè)試領(lǐng)導(dǎo)者和測(cè)試組織將他們的‘必要成本中心’轉(zhuǎn)變?yōu)閼?zhàn)略資產(chǎn)，以提高其盈利能力、加快其產(chǎn)品上市以及改善其產(chǎn)品質(zhì)量。”在摩爾定律給我們帶來了快速進(jìn)步的同時(shí)，測(cè)試一環(huán)在產(chǎn)業(yè)鏈中作用愈發(fā)重要，自動(dòng)化測(cè)試趨勢(shì)已是正在進(jìn)行式。

圖1  自動(dòng)化測(cè)試成2017熱門話題之一
 

　　作為測(cè)試測(cè)量行業(yè)領(lǐng)先的方案提供商與PXI技術(shù)的締造者，NI在不久前于深圳舉辦的第十四屆PXI TAC論壇上，向業(yè)界展示了PXI技術(shù)誕生20年來的蓬勃發(fā)展，以及在各種智能測(cè)試領(lǐng)域中的應(yīng)用。期間，NI資深技術(shù)市場(chǎng)經(jīng)理潘建安與技術(shù)市場(chǎng)工程師馬力斯在接受媒體采訪時(shí)，特別就自動(dòng)化測(cè)試趨勢(shì)這一熱門話題，結(jié)合NI客戶案例，向業(yè)界進(jìn)行了闡述和展望。

圖2  左：NI技術(shù)市場(chǎng)工程師馬力斯，右：NI資深技術(shù)市場(chǎng)經(jīng)理潘建安

測(cè)試組織優(yōu)化 + PXI平臺(tái)智能化，帶來測(cè)試成本“雙降”!

　　如前所述，測(cè)試組織正轉(zhuǎn)變?yōu)閼?zhàn)略資產(chǎn)，這是測(cè)試組織優(yōu)化的表現(xiàn)之一。據(jù)NI研究，測(cè)試組織需要讓合適的人員來制定和維護(hù)統(tǒng)一的測(cè)試策略，并改進(jìn)流程來簡(jiǎn)化整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)過程中的測(cè)試開發(fā)和復(fù)用;最后公司跟蹤、整合最新的技術(shù)來提高系統(tǒng)性能、降低成本。

　　例如，ADI公司跨境構(gòu)建自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)時(shí)，使用了大量的NI PXI設(shè)備來降低部署成本。同時(shí)，跨境因素導(dǎo)致的部分非標(biāo)規(guī)格配置，也通過NI STS產(chǎn)品得到了解決。總結(jié)而言，在這一循序漸進(jìn)的過程中，采用階段式的方法能夠使測(cè)試組織短期內(nèi)即可獲得收益。

　　而從具體的角度分析，NI基于PXI技術(shù)的自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)，在應(yīng)對(duì)測(cè)試項(xiàng)目更多、更復(fù)雜的挑戰(zhàn)時(shí)，智能化的工作方式成為降低測(cè)試成本的“良策”!“為什么要在測(cè)試系統(tǒng)上面有智能化，在于大家都想要降低測(cè)試的成本!”潘建安指出，“測(cè)試系統(tǒng)的智能目的與消費(fèi)型電子產(chǎn)品的智能目的不一樣。除了硬件的成本以外，還包括客戶能否減少測(cè)試項(xiàng)目，同時(shí)減少測(cè)試項(xiàng)目必須保證產(chǎn)品質(zhì)量與原先無異。”

　　在這一點(diǎn)上，NI的另一家客戶——Optimal+公司，在應(yīng)用NI STS測(cè)試系統(tǒng)，加入智能化判斷后，獲得了不俗的成效。Optimal+是一家面板生廠商，他們會(huì)根據(jù)每一批面板的良率而采用不同的測(cè)試程序，比如第一批是完全測(cè)試。但Optimal+的工程師試驗(yàn)了許多樣品后，逐漸發(fā)現(xiàn)一些規(guī)律，比如在現(xiàn)有產(chǎn)品良率情況下，某些測(cè)試項(xiàng)目基本都是通過，從無出錯(cuò)失敗。于是他們開始轉(zhuǎn)變思路：針對(duì)比較容易失敗的測(cè)試項(xiàng)目，絕不遺漏地一項(xiàng)一項(xiàng)去測(cè)試;而針對(duì)大部分很容易通過的項(xiàng)目，選擇抽測(cè)即可。這樣既保證了產(chǎn)品測(cè)試的良率，也能通過智能排程測(cè)試項(xiàng)目，降低測(cè)試的成本。而這一切的實(shí)現(xiàn)，正是基于NI STS測(cè)試系統(tǒng)中開放的LabVIEW軟件核心，依靠FPGA靈活配置的特性，滿足客戶的定制化需求。

圖3  NI對(duì)智能測(cè)試系統(tǒng)的定義
 

　　同時(shí)，在Optimal+案例中，用戶可以將每一個(gè)測(cè)試項(xiàng)目、測(cè)試環(huán)節(jié)、測(cè)試結(jié)果都上傳到數(shù)據(jù)庫(kù)。這個(gè)龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)資料就具備了數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)，測(cè)試項(xiàng)目無疑越來越多，但依靠人力去觀察發(fā)掘哪些項(xiàng)目可以抽測(cè)、哪些項(xiàng)目需要全測(cè)顯然不現(xiàn)實(shí)。數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)勢(shì)與著力點(diǎn)恰恰在于分析與判斷!“數(shù)據(jù)可以通過掛載到NI的軟件中，幫助用戶判斷某個(gè)測(cè)試項(xiàng)目是否可以跳過，并且跳過的同時(shí)不影響良率。”馬力斯這樣補(bǔ)充道。這也是測(cè)試系統(tǒng)智能化的體現(xiàn)之一。

如何跨越實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)線測(cè)試的鴻溝?

　　回顧PXI歷程，其中一個(gè)標(biāo)志性事件是2012年NI推出的第一代矢量信號(hào)收發(fā)儀VST。業(yè)界普遍認(rèn)為這是一款掀起了RF儀器革命的PXI模塊，創(chuàng)造了一類新的用戶可重新編程的軟件設(shè)計(jì)儀器。“可重配置”的特點(diǎn)對(duì)測(cè)試系統(tǒng)而言是創(chuàng)新的突破點(diǎn)，因?yàn)樵诳蛻舻慕嵌?，這意味著在面臨新的測(cè)試需求時(shí)，已經(jīng)購(gòu)買的測(cè)試儀器通過重新配置即可“煥發(fā)”新的測(cè)試能力?？芍嘏渲玫膬x器能夠充分開放給客戶進(jìn)行自定義，為不斷變化的測(cè)試任務(wù)和非標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用而準(zhǔn)備。

　　例如，在如今泛半導(dǎo)體領(lǐng)域各種新興標(biāo)準(zhǔn)懸而未定、異軍突起的時(shí)期，NI PXI平臺(tái)“可重配置”的特性使得諸多測(cè)試功能集而合之，搭配TestStand自動(dòng)并行的處理方式，最大化地將FPGA技術(shù)融入到測(cè)試測(cè)量中，以FPGA的高性能和高速處理的特性加快整個(gè)測(cè)試的效率，實(shí)現(xiàn)了廣泛的功能儀器組合，優(yōu)勢(shì)尤為突出。

圖4  NI PXI平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)廣泛的功能儀器組合
 

　　在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，OSAT封測(cè)廠會(huì)選擇ATE設(shè)備來完成測(cè)試任務(wù)，這里一般存在兩種客戶形態(tài)。一種是OSAT廠商自己創(chuàng)建核心的自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)，他們采購(gòu)了ATE廠的設(shè)備作為一個(gè)子系統(tǒng)來輔助使用;另一種OSAT廠商則是100%仰賴ATE廠的設(shè)備。NI在這一點(diǎn)上看到了突破的契機(jī)!

　　“有的客戶希望NI像ATE廠一樣提供完整的服務(wù)，有的客戶則需要NI STS擔(dān)任擴(kuò)充件的角色、提供子系統(tǒng)的功能。NI PXI平臺(tái)之所以在半導(dǎo)體領(lǐng)域受到廣泛的關(guān)注，很大原因在于其開放性，既可以作為主系統(tǒng)，也可以擔(dān)任子系統(tǒng)。”潘建安這樣解釋道。同時(shí)NI PXI平臺(tái)的測(cè)試精確度也可比擬ATE等級(jí)，如SanDisk使用NI SMU進(jìn)行SSD的可靠性測(cè)試，在設(shè)備體積更小的情況下實(shí)現(xiàn)了同樣高精度的測(cè)試。

　　換句話說，PXI模塊化的架構(gòu)使其既可以是各種輔助的測(cè)試儀表，也可以是集合起來的一架測(cè)試機(jī)臺(tái);從某種意義上說，這種做法正在將可重配置的靈活性最大程度地發(fā)揮?；诖烁拍?，映射到實(shí)驗(yàn)室與產(chǎn)線測(cè)試中，這二者之間的鴻溝可以完成跨越!

　　對(duì)于同一待測(cè)品，實(shí)驗(yàn)室測(cè)試要求項(xiàng)目齊全，而產(chǎn)線測(cè)試環(huán)節(jié)，工程師往往僅關(guān)注重要測(cè)試項(xiàng)目的通過與否，二者的測(cè)試需求并不相同。另一方面，傳統(tǒng)的方法中，產(chǎn)線工程師需要花大量時(shí)間去把ATE測(cè)出來的數(shù)據(jù)，和前期實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)做一致性比對(duì)，找尋問題。

　　“以往測(cè)試流程中，工程師在產(chǎn)品的EVT、DVT階段使用臺(tái)式儀器去進(jìn)行測(cè)量，而輪到PVT量產(chǎn)測(cè)試的時(shí)候，他會(huì)發(fā)現(xiàn)因?yàn)橛玫膬x表不一樣，所以數(shù)據(jù)上都還需要重新做一次關(guān)聯(lián)，他們可能會(huì)去做一些系數(shù)上的調(diào)整等等。”潘建安形象地指出。而在NI的測(cè)試環(huán)境下，工程師可以用實(shí)驗(yàn)室同樣的PXI平臺(tái)來進(jìn)行產(chǎn)線測(cè)試。這一過程中，測(cè)試需求雖有所改動(dòng)，但實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)是可重復(fù)利用的，免去了冗長(zhǎng)的一致性對(duì)比，直接減少了time-to-market。

圖5  NI PXI統(tǒng)一平臺(tái)跨越研發(fā)到量產(chǎn)測(cè)試的鴻溝

以軟件為中心，構(gòu)建下一代自動(dòng)化測(cè)試生態(tài)系統(tǒng)

　　縱觀移動(dòng)設(shè)備的迭代轉(zhuǎn)型，測(cè)試測(cè)量行業(yè)呈現(xiàn)一個(gè)重要趨勢(shì)：即以軟件為中心的生態(tài)系統(tǒng)。顯而易見，NI擁有以LabVIEW為核心的生態(tài)系統(tǒng)，它明確定義了API和硬件規(guī)范。憑借開放和專有軟/硬架構(gòu)的特點(diǎn)，用戶通過LabVIEW可自定義合適的測(cè)試軟件系統(tǒng)，這一點(diǎn)十分具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

　　需要指出的是，LabVIEW工具網(wǎng)絡(luò)可幫助用戶交流項(xiàng)目范例和編譯代碼，為自動(dòng)化測(cè)試中不同應(yīng)用領(lǐng)域的用戶和供應(yīng)商提供支持。“LabVIEW整合了強(qiáng)大的編譯碼功能，無論C語言、Python還是Java寫的代碼，LabVIEW都可以將之整合與集成，并做自動(dòng)平行排程。”潘建安說道。

　　另外，NI將FPGA加入到模塊化儀器中，與LabVIEW高度集成化，利用FPGA天然并行的特性，在測(cè)試過程中對(duì)軟硬件資源進(jìn)行有效調(diào)配，極大的加速了測(cè)試所需時(shí)間。不難想象，F(xiàn)PGA編程僅僅是NI自動(dòng)化測(cè)試生態(tài)系統(tǒng)的開始，與LabVIEW的結(jié)合并進(jìn)，在驅(qū)動(dòng)層面、甚至人機(jī)交互上，將大幅度提高測(cè)試、測(cè)量、控制系統(tǒng)的開發(fā)速度與生產(chǎn)效率。