Neue NI PXI Semiconductor Suite erweitert Messfunktionen zum Test von Halbleitern
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Seit mehr als einem Jahrzehnt hat sich die PXI-Plattform kontinuierlich vergrößert und bietet mittlerweile einige der leistungsstärksten Messgeräte in der Industrie.
Durch die Erweiterung um Source Measure Units (SMUs) und moderne Hochgeschwindigkeits-Digital-I/O konnte PXI in neue Anwendungsbereiche, wie etwa den Test von Halbleiterbauelementen, vordringen. Der modulare Formfaktor und die kompakte Größe von PXI bieten in Verbindung mit der Software NI LabVIEW eine flexible Prüfplattform, die dazu beiträgt, die Herausforderungen, denen Ingenieure bei Design und Tests von Halbleitern gegenüberstehen, erfolgreich zu begegnen. Heutzutage setzen Unternehmen wie z. B. Analog Devices auf PXI und LabVIEW, um eine Steigerung der Qualität und eine Senkung der Kosten bei Tests, Charakterisierung und Fertigung von Halbleitern zu erzielen. Allein National Instruments hat über 300 PXI-Produkte im Angebot. Von ca. 60 anderen Anbietern stehen mehr als 1200 weitere Produkte zur Verfügung. NI investiert kontinuierlich in PXI, um die Plattformen um neue Funktionen zu ergänzen und besser auf die Bedürfnisse von Kunden in der Halbleiterindustrie eingehen zu können.
Die neue NI PXI Semiconductor Suite besteht aus zehn neuen Produkten, die die Fähigkeiten von PXI und LabVIEW für softwaredefinierte Halbleitersysteme erweitern. Zu den Funktionen der neuen Produkte zählen u. a. digitale Messungen/Erzeugung bis zu 200 MHz Taktrate, parametrische DC-Messungen mit bis zu 10 pA Auflösung, schnelle RF-Abstimmzeiten, parametrische Tests an Hochgeschwindigkeitsdigitalsignalen und die Möglichkeit, die Vektorformate Waveform Generation Language (WGL) und Standard Test Interface Language (STIL) direkt zu importieren.
Diese Messgeräte verdoppeln die Single-ended-Taktraten und erhöhen die Stromempfindlichkeit um den Faktor 100 im Vergleich zu aktuellen NI-Messgeräten. Die zehn neuen Produkte der PXI Seminconductor Suite sind so konzipiert, dass sie eng miteinander integriert werden und neue Funktionen bieten können, darunter eine Sequencing-Engine auf der SMU und anspruchsvolle Timing-Steuerung für Digital-I/O, wodurch sie für Halbleitertests besonders geeignet sind.
Abb. 1: Die NI PXI Semiconductor Suite besteht aus neuen DC-, Digital-, RF- und Schaltmodulen sowie einer Software zum Import von Testvektoren.
Präzisionsmessungen
Parametrische Messungen sind entscheidend für die Validierung oder Charakterisierung von Halbleiterbauteilen und erfordern sehr präzise DC-Messgeräte, um Standby- oder Leckströme eines Geräts akkurat zu messen. Die PXI Semiconductor Suite erfüllt diese Anforderungen mittels einer neuen SMU. Die Präzisions-SMU NI PXI-4132 bietet eine Stromauflösung bis auf 10 pA mit 4-Leitermessung an einem geschützten Ausgang mit einer ±100 V – und das alles in einem einzigen PXI-Steckplatz. Außerdem bietet die neue SMU eine Vielzahl an Erweiterungen, u. a. eine integrierte Sequencing-Engine für hardwaregetaktete Kennlinienaufnahmen und die Möglichkeit, mehrere SMUs des Typs PXI-4132 über die PXI-Backplane zu triggern und zu synchronisieren. Die PXI-4132 ergänzt die bestehende SMU NI PXI-4130, die einen Vier-Quadranten-Ausgang mit 40 W (±20 V, ±2 A) bereitstellt, um Optionen für eine hohe Präzision sowie für Messungen und die Versorgung mit hohen Stromstärken.
Erweiterte Funktionen für digitale Hochgeschwindigkeitstestfunktionen
Digitale Messgeräte sind ein weiterer wichtiger Bestandteil eines jeden Halbleiterprüfsystems. Sie bieten die Möglichkeit, die digitale Schnittstelle funktional und parametrisch zu charakterisieren sowie die Chipfunktion über gängige Kommunikationsprotokolle wie SPI und I2C zu steuern. Die neue PXI Semiconductor Suite besteht aus mehreren neuen Produkten mit erweiterten Funktionen für digitale Hochgeschwindigkeitstests. Die Module NI PXIe-6544 und NI PXIe-6545 erweitern PXI Express um Digital-I/O mit jeweils 100 und 200 MHz Taktrate auf bis zu 32 Kanälen mit 1,2 bis 3,3 V sowie um einen präzisen integrierten Takt mit Auflösung im Subhertz-Bereich. Die Module NI PXIe-6547 und NI PXIe-6548 liefern zusätzliche Funktionalität durch bidirektionale Kommunikation pro Kanal und Zyklus, Bitmustervergleich erfasster Daten in Echtzeit, DDR-Fähigkeit bis zu 400 Mb/s und drei Kanalgruppen mit Datenverzögerung, damit Anwender Laufzeitunterschiede bei mehreren Digital-I/O-Kanälen auf einem einzigen Messgerät mit gegenseitigem Bezug festlegen und so das Timing-Verhalten auf einem Chip testen können.
Die PXI Semiconductor Suite bietet auch das erste Schaltmodul für digitale Signale von NI für Hochgeschwindigkeitsdigitalsignale. Es ermöglicht ein Multiplexen in Präzisions-DC-Halbleiteranwendungen wie mit der neuen SMU NI PXI-4132, einem Digitalmultimeter oder einer programmierbaren Spannungsversorgung auf bis zu zwei Digital-I/O-Kanälen parallel. Des Weiteren dient das Schaltmodul NI PXI/PXIe-2515 als Schaltmodul (Feed-through) für die neuen PXI-Express-Digital-I/O-Module oder die bestehenden digitalen Messgeräte NI 654x oder NI 655x, um so Strommessungen mit sauberer Anbindung bereitzustellen.
Viele Anwendungen im Bereich Halbleitertest müssen Testvektoren für die digitale Simulation aus gängigen Designwerkzeugen importieren können. National Instruments hat mit dem NI Alliance Partner Test System Strategies Inc. (TSSI), einem führenden Unternehmen im Bereich EDA, an einem neuen Softwareprodukt namens TSSI TD-Scan als Teil der PXI Semiconductor Suite zusammengearbeitet, das es erlaubt WGL- und STIL-Vektorformate zu importieren und mit PXI zu nutzen. Das Softwarewerkzeug wird von TSSI vertrieben und ist als 30-Tage-Evaluierungsversion mit der Hochgeschwindigkeits-Digital-I/O-PXI-Hardware von NI erhältlich.
Kürzere Messzeiten in RF-Anwendungen
Das Testen von RF-Komponenten kann ein langwieriger Prozess sein, wenn dabei mehrere Frequenzen durchlaufen werden müssen, um die Leistung eines Chips vollständig zu charakterisieren. Der neue 6,6-GHz-Vektorsignalanalysator NI PXIe-5663E und der 6,6-GHz-Vektorsignalgenerator NI PXIe-5673E bieten schnellere Abstimmzeiten mithilfe des RF-List-Modus und beschleunigen so Mehrband-RF-Messungen. Die deterministische Abstimmung von Frequenz- und Ausgangsleistung machen den Einsatz dieser Module für den Test von drahtlosen und Mixed-Signal-ICs, wie Leistungsverstärker und Transceiver, möglich.
Tabelle 1: Die zehn neuen Produkte erweitern die Messfunktionalität und ergänzen die Funktionen bestehender PXI-Geräte von NI.
Softwaredefinierter Halbleiterchiptest
Softwaredefinierte Messgeräte in Kombination mit LabVIEW verschaffen Ingenieuren im Bereich Halbleiter einen Vorteil bei der schnellen Anpassung von Messungen und der Erstellung höchst leistungsstarker automatisierter Prüfsysteme. Die modulare PXI-Hardware erlaubt Anwendern, aktuelle PC-Technologien wie z. B. Multicore und PXI Express zu integrieren, um Prüfzeiten weiter zu senken. Die PXI Semiconductor Suite erweitert die Fähigkeiten von PXI und LabVIEW, um so eine umfangreiche Plattform für den Test zahlreicher Halbleiterbauteile zu entwickeln, darunter Analog-Digital-Wandler, Digital-Analog-Wandler, Power Management ICs (PMICs), drahtlose ICs (RFICs) und MEMS-Geräte.
Scott Savage ist Market Development Manager für Halbleitertests bei National Instruments. Er hat einen Bachelor-Abschluss im Fach Informatik von der Texas A&M University.
Mehr über Produkte und Anwendungsbereiche der NI PXI Semiconductor Suite
Tutorien, Beispielcode, Kundenlösungen u. v. m. online
National Instruments bietet Lösungen im Bereich Halbleitertests für verschiedenste Arten von Chips, darunter A/D- und D/A-Wandler, PMICs (Power Management ICs), RFICs und MEMS-Geräte. Auf der entsprechenden Website können Sie Beispielcode von NI-Systemingenieuren herunterladen und in Kundenlösungen von Analog Devices, ON Semiconductor und weiteren führenden Halbleiterherstellern erfahren, wie die Prüfkosten mit NI LabVIEW und PXI-Hardware gesenkt werden können.
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