NI为半导体行业提供完整测控解决方案 将为5G、毫米波等发展带来便利
半导体行业正赢来下一个风口：下一代无线通信演进的前沿，物联网部署的逐年递加，自动驾驶车辆的触手可及，不同技术的不断融合，设备的愈加智能……这些也都使得半导体测试的作用日益举足轻重。“半导体测试一直是ni的战略性重点领域，凭借基于平台的方法， ni的半导体测试方案可以在行业不断提高芯片集成度的需求下确保产品品质，保持价格竞争优势，此外更适应紧张的市场周期。”美国国家仪器（national instruments， 以下简称“ni”）ceo alex davern认为ni的半导体测试方案在业界有自己的独特定位。事实上，仅从前不久刚落幕的semicon china 2018期间ni展位的人流量即可管窥出半导体测试领域的热度，以及ni的测试方案是如何“深得民心”。
图1. ni半导体测试方案亮相semicon china 2018吸引众人关注，半导体测试热持续高涨。
聚焦半导体测试，ni 大中华区半导体市场开发经理潘建安在semicon china 2018同期采访中表示这个领域正形成3股趋势，第一，从实验室特征分析到量产测试的无缝衔接；第二，就是保持行业先进性，一方面是指对5g nr，毫米波等新标准、新技术的进一步支持，另一方面也是指对测试领先性的与时俱进，例如利用人工智能优化半导体测试效率；第三，针对系统级封装（sip）的系统级测试（slt）需求日渐崛起。而这三种趋势，最终都将汇成一股需求，就是灵活、可扩展，能够适应新的标准和协议，确保最低的总体拥有成本和最短上市时间的智能测试方案，ni半导体测试方案正是其中之一。
图2. ni 大中华区半导体市场开发经理潘建安（左）和ni技术市场工程师马力斯（右）在semicon china期间接受媒体参访。
全球部署超过500台，弹性贯穿实验室到量产测试的ni sts闯出自己的“蓝海” 无缝衔接实验室特征分析到量产测试，就必须提到ni可快速部署到生产测试环境的半导体测试系统（semiconductor test system，简称sts）。“从2014年底正式面向市场以来，ni sts，也就是标准的测试机已经在全球部署超过500台，”潘建安强调。众所周知，过去半导体测试市场一直都被几家提供传统ate设备的行业巨头所垄断， 能在这片红海中“杀出”一片蓝海，在短短几年内得到大范围认可，ni sts必须有自己的独到之处：
第一，测试成本：测试成本不仅是购买测试设备的金额，还包括客户的维护成本，传统ate设备的高复杂性带来高昂的维护成本。而作为一个开放的业界标准，pxi平台是ni开发其所有测试系统的基础，此外，由于在实验室和量产测试中使用统一开发环境labview和测试管理软件teststand，因此，软硬件的一致性，是ni sts在测试过程中最大化复用实验室中的代码，提升半导体测试效率，降低测试成本的关键；
第二，测试并行性：搭载fpga加速运算，通过pxi的模组化特性搭配ni teststand软件进行自动排程的ni半导体测试方案，不仅可以在更短的时间之内完成更多的测试项目，实现multi-site并行测试更不在话下。
第三，可扩展性：据潘建安介绍，客户在实验室测试中一般使用ni的pxi平台，ni将仪表整合其中就构成了适合量产测试的标准测试机sts，而对于更高通道数的测试需求，ni可以将sts从t1系统拓展到t2、t4系统。
图3.（上）图：ni sts的内部架构正是基于pxi平台；（下）图：根据客户的需求，ni的半导体测试方案可以从pxi平台灵活扩展到ni sts系统。
保持先进性，ni半导体测试方案始终“向前一步”兼容5g、毫米波等 打通实验室到量产测试，兼容更多前沿技术也成为半导体测试进阶的重中之重。众所周知，半导体技术的发展可以说是各类前沿应用落地的关键，因而5g、毫米波等技术的不断发展也会为半导体测试测试领域带来无限挑战。转向市场上比较热门的5g芯片，现代的射频前端模块越来越多地将更多模块（如功率放大器，低噪声放大器等）封装到单个组件中，同时前端模块对多模多频段的支持也增加了整个测试的复杂性。
例如qorvo最新推出的业内首款市售5g rf前端模块qm19000正是将一个功率放大器和一个低噪声放大器集成封装。而正是借助ni pxi系统的灵活性，qorvo可以在测试中重复使用相同的硬件，并可使用各种波形快速测试其5g fem设计。qorvo表示，”ni pxi测试系统的高带宽，出色的射频性能以及灵活性对帮助我们推出业界首个商用5g前端模块至关重要。”
此外，去年年底3gpp刚正式发布5g nr标准的第一稿，趁热打铁，ni在mwc 2018同期最新推出一款符合5g新空口（nr）的3gpp release 15规范的sub-6ghz 5g测试参考解决方案。据ni技术市场工程师马力斯介绍，ni推出的新参考测试解决方案不仅非常适合测试新型宽带rfic，特别是在3.3-4.2ghz和4.4-5.0ghz频段工作的rfic，而且该解决方案的关键部分是ni-rfmx nr测量软件，该软件将跟随着3gpp规范的步伐进行演变。
图4. 此次亮相semicon china 2018，ni也是带来了最新最全面的半导体测试方案。
对应毫米波应用，ni毫米波系统可利用灵活可扩展的模块化仪器加速从基带到射频前端的原型验证及测试系统，据悉，ni的毫米波系统结合灵活的模块化硬件和强大的软件，支持高达2ghz带宽信号收发，适用于双向和单向系统的基本配置，可从siso扩展到mimo。
携生态力量攻坚半导体测试领域，ni认为软件在测试系统的作用日益凸显 “除了刚刚提到的ni在晶圆级的量产测试，ni也会通过像博达微（pda）这样的生态伙伴，来合作拓展我们在实验室里的晶圆测试能力。”潘建安认为ni始终是在携生态力量来攻坚半导体测试领域的各项挑战。
“博达微应该说是一个将人工智能（ai）应用在半导体领域的公司，”博达微ceo李严峰认为，“ 应用的模式就是让测试更快、更准、更强大。”在半导体测试的未来大趋势中，算法正形成一波新的助力。此次，博达微也受邀亮相ni在semicon china的展位，展出今年初最新发布的基于ni pxi源测量单元 （smu）的应用机器学习的半导体参数化测试产品fs380-pro，全面覆盖iv电流电压测试功能，cv电容电压测试功能，1/f noise低频噪声测试功能，pulse脉冲生成功能，实现在单台仪器内完成所有测试的需求，并将测试速度提升10倍。
图5. 博达微最新基于机器学习的半导体参数化测试产品fs380-pro亮相ni semicon展位。
尽管目前是集中在实验室的参数化测试，李严峰直言“未来是盯量产的”，而从这个角度上来说，ni的架构提供了一个无限并行的可能，“回归半导体测试的本质，我们跟ni的理念是极其一致的”，李严峰认为，“首要就是快，测试时间的减少直接关联到测试成本的进一步降低；第二点就是灵活，要不断涌现新的东西去支持不确定的未来。”
图6. ni在半导体测试领域的部分合作伙伴一览。
“在测试系统里面，软件的地位越来越重要，” 潘建安直言，“ni跟博达微的合作，正是看重他们的算法优势。其实，ni在测试机上也同样越来越侧重软件的核心地位，或者去更多的跟厂商做合作，或者去完善测试机上面的软件，像teststand，labview以及systemlink。”
ni灵活开发的测试方案正成为半导体测试领域不容忽视的新势力 以软件为核心的模块化、高灵活度ni半导体测试方案正在趋势演变中逐渐显现出自己的优势，今年联合ni参展semicon china的翱捷科技正是利用ni开放性的系统级测试方案（slt）实现针对其最新4g lte调制解调芯片的系统级测试项目的开发。“我们只用了短短的3个月时间便完成了slt系统级测试项目的开发并成功部署于产线“翱捷科技认为这也是labview及teststand的易用性带给工程师的便利。
事实上，追溯根源，早在2014年推出sts之前， ni的半导体测试方案就得到了包含qualcomm、ti、adi以及bosch在内等众多行业leading公司的一致推崇，在wlan测试，pmic电源管理芯片测试，数据转化器adc/dac， mems测试项目中发挥高价值，客户给予的评价也高度集中在 “可支持不同测试配置的高灵活性”、“测试吞吐量、覆盖范围和可靠性的提高”，“简化数据关联形成的测试时间优势，加速产品上市”以及“测试成本的进一步降低”。
“很多客户都非常喜欢我们弹性的模块化解决方案，“潘建安表示，“但他们也同时提出标准化的需求，因此我们决定使用双轨并进的战略，既提供开放的pxi平台，又提供标准的sts测试仪。而我们的方案一推向市场，立马给业内带来耳目一新的感觉。”
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基于FPGA的DDS设计
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图2. ni 大中华区半导体市场开发经理潘建安（左）和ni技术市场工程师马力斯（右）在semicon china期间接受媒体参访。
全球部署超过500台，弹性贯穿实验室到量产测试的ni sts闯出自己的“蓝海” 无缝衔接实验室特征分析到量产测试，就必须提到ni可快速部署到生产测试环境的半导体测试系统（semiconductor test system，简称sts）。“从2014年底正式面向市场以来，ni sts，也就是标准的测试机已经在全球部署超过500台，”潘建安强调。众所周知，过去半导体测试市场一直都被几家提供传统ate设备的行业巨头所垄断， 能在这片红海中“杀出”一片蓝海，在短短几年内得到大范围认可，ni sts必须有自己的独到之处：
第一，测试成本：测试成本不仅是购买测试设备的金额，还包括客户的维护成本，传统ate设备的高复杂性带来高昂的维护成本。而作为一个开放的业界标准，pxi平台是ni开发其所有测试系统的基础，此外，由于在实验室和量产测试中使用统一开发环境labview和测试管理软件teststand，因此，软硬件的一致性，是ni sts在测试过程中最大化复用实验室中的代码，提升半导体测试效率，降低测试成本的关键；
第二，测试并行性：搭载fpga加速运算，通过pxi的模组化特性搭配ni teststand软件进行自动排程的ni半导体测试方案，不仅可以在更短的时间之内完成更多的测试项目，实现multi-site并行测试更不在话下。
第三，可扩展性：据潘建安介绍，客户在实验室测试中一般使用ni的pxi平台，ni将仪表整合其中就构成了适合量产测试的标准测试机sts，而对于更高通道数的测试需求，ni可以将sts从t1系统拓展到t2、t4系统。
图3.（上）图：ni sts的内部架构正是基于pxi平台；（下）图：根据客户的需求，ni的半导体测试方案可以从pxi平台灵活扩展到ni sts系统。
保持先进性，ni半导体测试方案始终“向前一步”兼容5g、毫米波等 打通实验室到量产测试，兼容更多前沿技术也成为半导体测试进阶的重中之重。众所周知，半导体技术的发展可以说是各类前沿应用落地的关键，因而5g、毫米波等技术的不断发展也会为半导体测试测试领域带来无限挑战。转向市场上比较热门的5g芯片，现代的射频前端模块越来越多地将更多模块（如功率放大器，低噪声放大器等）封装到单个组件中，同时前端模块对多模多频段的支持也增加了整个测试的复杂性。
例如qorvo最新推出的业内首款市售5g rf前端模块qm19000正是将一个功率放大器和一个低噪声放大器集成封装。而正是借助ni pxi系统的灵活性，qorvo可以在测试中重复使用相同的硬件，并可使用各种波形快速测试其5g fem设计。qorvo表示，”ni pxi测试系统的高带宽，出色的射频性能以及灵活性对帮助我们推出业界首个商用5g前端模块至关重要。”
此外，去年年底3gpp刚正式发布5g nr标准的第一稿，趁热打铁，ni在mwc 2018同期最新推出一款符合5g新空口（nr）的3gpp release 15规范的sub-6ghz 5g测试参考解决方案。据ni技术市场工程师马力斯介绍，ni推出的新参考测试解决方案不仅非常适合测试新型宽带rfic，特别是在3.3-4.2ghz和4.4-5.0ghz频段工作的rfic，而且该解决方案的关键部分是ni-rfmx nr测量软件，该软件将跟随着3gpp规范的步伐进行演变。
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对应毫米波应用，ni毫米波系统可利用灵活可扩展的模块化仪器加速从基带到射频前端的原型验证及测试系统，据悉，ni的毫米波系统结合灵活的模块化硬件和强大的软件，支持高达2ghz带宽信号收发，适用于双向和单向系统的基本配置，可从siso扩展到mimo。
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