반도체개발및검증을위한통합자동화시스템개발기법

한국내쇼날인스트루먼트전략마케팅한정규대리

jungkyu.han@ni.com

여러분의시스템은어떻습니까?

1. 장비 수량

– 10대 (4개업체)

2. GPIB, 시리얼, USB, LAN 등으로 통합

– 장비갂불안정한동기화및트리거링

3. 가격

– 1억 8천만원

4. 크기

– 벤치탑 1 Rack

여러분의시스템은어떻습니까?

개요

1. 반도체테스트요구사항

2. 사례로알아보는통합자동화테스트개발

– Triquint의 RF PA

– AustriaMicrosystems의 ADC

– Analog Devices의 MEMS

3. 반도체자동화테스트시스템개발가이드

4. Q&A

테스트비용전망

• 제조비용은 20년갂지속적으로감소

• 테스트비용은지속적으로유지/상승

Source: Frost and Sullivan,

Emerging Trends in

Semiconductor Testing and

Semiconductor ATE, 2006

동향 : 반도체통합및집적화

SPI - I2C -JTAG Memory Audio/Video RF/Wireless

LAN/USBGPIO & TimingSoC

반도체테스트요구사항

요구 사항 방법

테스트시갂절감 •데이터처리속도개선•생산, 검증부서갂플랫폼통일화•장비갂타이밍동기화및트리거링

혼합신호테스트를위한통합플랫폼

•표준플랫폼활용 - PXI•단일플랫폼에서 DC부터 RF까지• SW기반의사용자정의가능한계측

비용절감 •필요한기능만사용• SI 비용절감 (하드웨어드라이버)•전력소비절감

반도체테스트요구사항

요구 사항 방법

테스트시갂절감 •데이터처리속도개선•생산, 검증부서갂플랫폼통일화•장비갂타이밍동기화및트리거링

혼합신호테스트를위한통합플랫폼

•표준플랫폼활용 - PXI•단일플랫폼에서 DC부터 RF까지• SW기반의사용자정의가능한계측

비용절감 •필요한기능만사용• SI 비용절감 (하드웨어드라이버)•전력소비절감

개발/검증

생산 라인

회로설계

•회로설계 / 시뮬레이션•레이아웃검토•설계검증 / 프로토타입검증•양산을위한 IC 설계

검증

•웨이퍼가공•웨이퍼테스팅, 소팅•패키징, 패키지테스팅•최종양산검증

•검증 / 검토를위한테스팅•특성화검증•데이터스펙자료준비•극한테스트

반도

체개

발부

터양

산단

계까

지자

동화

생산라인

: 자동화테스트적용단계

기능적 vs. 물리적

1. 기능적테스트/검증– 최종시뮬레이션

– 특성테스트

– 디지털, 혼합신호, RF

2. 물리적테스트/검증– 증착검토

– 결함검토

– DC 및디지털신호

기능적: Bit Error Rate Testing

ed transmittsamples #

errorsbit #BER

Clk InStart

Data In

Data Out

Clk OutData Active

Timing & Triggering

Stimulus / Response

Response 32 채널, 200 MHz Digital Pattern Generator

VDD

DUT Circuitry

VSS

VDD

Die

물리적: Opens/Shorts Test

Measure V

Source Measure Unit

Short: |V| ≤ 0.2VOpen: |V| ≥ 1.5V

Force +I & -I

사례로알아보는반도체통합자동화테스트개발

Case 1:Triquint Semiconductor의RF PA 자동화 테스트

TriQuint Semiconductor의RF PA 테스트

• PA 테스트파라미터

• ETSI 표준테스트항목– Gain, Efficiency, Flatness, ACP, Icc, Pout, Load

sensitivity, harmonics 등

• 총 110시간 소요!

테스트 파라미터 가지 수

주파대역 8개 (각 3개캐리어)

Power Mode 3가지 (low, nominal, high)

온도환경 3가지

전계강도 -30부터 30dBm까지다양하게

Modulation GSM, WCDMA, EDGE 등

RF Signal Generator

Power Meter

Battery Emulator

Spectrum Analyzer

With cellular packages

100Mb/sSPI 통신

Source Measure Unit

Digitizer

GPIB

GPIB

Spectrum Analyzer

With cellular packages

GPIBNI GSM/EDGE Measurement SuiteNI Measurement Suite for WCDMA/HSPA+

Battery Emulator

고분해능 DMM7 ½ 디짓, 1000 VDC

고정밀 소스 측정 유닛100V, 2W max10pA 레벨정밀도

RF 스위치듀얼 6x126GHz 멀티플렉서

고속 디지타이저100MS/s 샘플링속도

RF 벡터 신호 분석기6.6GHz< -158dBm/Hz

프로그래밍 가능한RF 증폭기8GHz, 각각 2입/출력

RF 벡터 신호 생성기6.6GHz100MHz 이상의대역폭

디지털 웨이브폼생성기32채널, 200MHz

PXI를통한테스트시갂절감

"With NI PXI, we were able to reduce the characterization time of new parts from two weeks to about a day."

기존 시스템테스트 시간 (초)

PXI 테스트시간 (s)

속도 향상

GSM Test 6 1.1 6X

EDGE Test 14 1.1 14X

WCDMA Test 9 1.1 9X

휴대기기를위한배터리시뮬레이터• 6 V, ±3 A• Ultra-fast transient response of <20 μs

실시갂스펙트럼분석기•FPGA를통한사용자정의가능

<추가개선사항>

Case 2:AustriaMicrosystems의ADC 자동화 테스트

AustriaMicroSystems의ADC 테스트

AustriaMicroSystems의9가지 ADC 테스트

1) Dynamic Performance

a. SINAD - Signal-to-noise and distortion ratio

b. SNR - Signal-to-noise ratio

c. THD - Total harmonic distortion

d. EOB - Effective number of bits (EOB)

e. PHSN - Peak harmonic or spurious noise (PHSN)

AustriaMicroSystems의9가지 ADC 테스트

2) Statistical Performancea. INL - Integral nonlinearity

b. DNL - Differential nonlinearity

AustriaMicroSystems의9가지 ADC 테스트

3) Offset Performance (Offsets, Gains)

4) Intermodulation Distortion Performance

a. IMD - Intermodulation distortion

b. ISO – Isolation

c. Second/Third Order Terms

5) Logic Inputs (Input High/Low Voltages)

6) Internal Performance (Bandgap, VBG, TK, IREF, VREF)

7) Energy Performance (Current consumption, VREF)

8) Timing

9) Resistance and Capacity Performance (Analog/Logical Input Capacitance, Input Impedance)

PXI 동기화

임의 파형 생성기200MS/s, 16bit

디지털 신호 분석기20채널, 100MHz

고정밀 소스 측정 유닛20V, 40W max1nA 측정정밀도

스위치 릴레이48 x 1 FET 스위치초당 100 operation

AustriaMicroSystems의ADC 테스트 UI

• LabVIEW를이용하여사용자가원하는 UI로제작가능

Case 3:Analog Devices의

MEMS 자동화테스트

Analog Devices의 MEMS 테스트

• MEMS 테스트문제점

– 사용자정의가어려운기존대형 ATE 장비

• 가속도계, 압력, 위치, 소리등다양한물리적 stimulus와response 필요

– 유닛당테스트비용절감

• 1주에 2백만유닛생산

• ASP 떨어지는추세

Analog Devices의 MEMS 테스트

소음진동전용100MHz 디지털소스측정유닛

전부서테스트플랫폼통합

• 부서갂단일플랫폼통합으로개발부터양산까지눈에띄게시갂/비용단축

특성검사실 생산라인

Metrology

Analog Devices의 MEMS 테스트

• MEMS 생산실

GPIB

생산장비

PXI를통한테스트시갂절감

“The shipping container for the previous ATE system alone would cost as much as our entire new PXI test system.”

PXI 시스템 절감 효과 기존 자동화 장비

비용 4천만원 11X 4억5천만원++

크기 18 by 24 by 7 in. 15X 98 by 66 by 74 in.

무게 60 lb 66X 4,000 lb

전력소비 600 W 16X 10 KW

NI 시스템을이용한 Chip 테스트

MEMS Devices- Accelerometers- Gyroscopes- Microphones

Power Management ICs (PMICs)- DC-DC Converters- LDOs- LED Drivers

Memory Devices- SRAM- DRAM- F-RAM

Wireless ICs (RFICs)- Mod/Demodulators-Power Amplifiers- Transceivers

Discrete Components- Transistors- Diodes- Capacitors- Resistors

ADCs and DACs- A/D Converters- D/A Converters

효율적인반도체자동화테스트시스템을위한개발가이드

사례로알아보는반도체통합자동화테스트개발

시갂

통합

비용

NI PXI 시스템개발가이드

속도

크기

비용

성능

시스템에서디바이스레벨까지…

PXI 섀시는각모듈에전원을공급하며타이밍/동기화버스를내장합니다.

모듈형계측기는고유기능으로통합솔루션을가능케합니다.

컨트롤러는산업용 PC로OS와 UI 실행합니다.

Software

Shared Power Supply

Tim

ing

&Con

trol

BusPr

ogra

mm

able

Use

r In

terf

ace

Mod

ule

1

Mod

ule

2

Mod

ule

4

Mod

ule

3

Measurement Hardware

PC Processor, OS

PXI 시스템의구성

백플레인: PCI 버스최대시스템대역폭 7 GB/s,

슬롯당 1GB/s

Latency vs. Bandwidth

NI PXI 제품의폭넓은성능A

ccu

racy (

Bits)

28

26

24

22

20

18

16

14

12

10

8

41 10 100 1K 10K 100K 1M 10M 100M 1G 10G 100G

Sampling Rate (S/s)

6

NI PXI-4071, 7½ -digit FlexDMM

Industry’s fastest, most accurate 7½-digit DMM

NI PXI-5922, 24-bit, 15 MS/s

Industry’s highest resolution digitizer

NI PXIe-5186, 8-bit, 12.5 GS/s

Industry’s fastest digitizer

반도체테스트를위한 NI PXI 라인업

재구성가능한 I/OLV FPGA Analog and Digital

스위치및릴레이>150 configurations

RF 신호생성기/분석기Generate up to 6.6 GHz,Analyze up to 2.7 GHz

신호생성기/임의파형Up to 16-bits, 200 MS/s

오실로스코프Up to 24-bits, 12.5 GS/s

전원공급기Up to 16-bits, 46 W

고속디지털 I/OUp to 200 MHz,Programmable voltage

디지털멀티미터/LCR5½ , 6½ , 7½ -digits

소스측정유닛4-quadrant outputs10 nA source/measure resolution

Data Acquisition and Control

Multifunction I/O

Analog Input/Output

Digital I/O

Counter/Timer

FPGA/Reconfigurable I/O

Machine Vision

Motion Control

Signal Conditioning

Temperature

Strain/Pressure/Force/Load

Synchro/Resolver

LVDT/RVDT

Many More. . .

Modular Instrumentation

Digital Waveform Generator

Digital Waveform Analyzer

Digital Multimeter

LCR Meter

Oscilloscope/Digitizer

Source/Signal Generator

Switching

RF Signal Generator

RF Signal Analyzer

RF Power Meter

Frequency Counter

Programmable Power Supply

Many More. . .

Bus Interfaces

Ethernet, USB, FireWire

SATA, ATA/IDE, SCSI

GPIB

CAN, DeviceNet

Serial RS-232, RS-485

VXI/VME

Boundary Scan/JTAG

MIL-STD-1553, ARINC

PCMCIA/CardBus

PMC

Profibus

LIN

Many More. . .

Others

IRIG-B, GPS

Direct-to-Disk

Reflective Memory

DSP

Optical

Resistance Simulator

Fault Insertion

Prototyping/Breadboard

Graphics

Audio

Many More. . .

1500개 이상의 PXI 제품 라인

Q&A