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Die offene und modulare Testplattform „Semiconductor Test System“ arbeitet auch mit PXI-Modulen von Drittanbietern.
Die ST-Systeme basieren auf der offenen, plattformbasierten PXI-Architektur und kombinieren modulare Messtechnik und Systemdesignsoftware für den HF- und Mixed-Signal-Produktionstest.

Auf der NIWeek 2014 in Austin (USA) hat National Instruments seine neue Produktreihe vorgestellt: Mit seinen Werkzeugen für Ingenieure und Wissenschaftler will National Instruments zur Bewältigung der derzeitigen weltweit größten technischen Herausforderungen beitragen. Dies soll mit der jüngsten Produktoffensive „Semiconductor Test Systems“ (STS) gelingen. Es handelt sich dabei um PXI-basierte automatisierte Testsysteme, welche die Prüfkosten für HF- und Mixed-Signal-Geräte senken helfen. Möglich wird dies, da sich die PXI-Module von National Instruments und anderen Herstellern in Prüfumgebungen der Halbleiterproduktion integrieren lassen. Ein Umstieg ist problemlos möglich, da sich für Charakterisierung und Produktion dieselben Hard- und Softwarewerkzeuge einsetzen lassen.

Da die Komplexität integrierter Schaltkreise rasant wächst, werden kosteneffiziente automatisierte Halbleiterprüfsysteme immer wichtiger. Durch die umfangreiche Testabdeckung lassen sich die STS von der Designverifizierung bis hin zur Endprüfung einsetzen. Bei Mixed-Signal-Tests soll die PXI-basierte Produktreihe die Leistung vergleichbarer automatisierter Testsysteme übertreffen. Anwender profitieren daher von geringeren Produktionskosten und einem höheren Durchsatz, was schließlich zu einer schnellen Markteinführung der Produkte führen kann, ist sich National Instruments sicher.

Offene und modulare Architektur

Die offene, modulare Architektur der STS ermöglicht es Anwendern, problemlos auf PXI-Messgeräte zurückzugreifen. Das ist Anwendern klassischer automatisierter Testsysteme aufgrund ihrer geschlossenen Architektur nicht möglich. Insbesondere bei HF- und Mixed-Signal-Tests macht dies jedoch einen großen Unterschied, da die Anforderungen der aktuellen Halbleitertechnologien häufig die Testabdeckung klassischer automatisierter Testsysteme übersteigen.

Durch die Testmanagementsoftware Teststand und die Systemdesignsoftware Labview sind STS mit umfangreichen Funktionen für Halbleiterproduktionsumgebungen ausgestattet. Dazu zählen eine benutzerdefinierbare Bedienoberfläche, die Integration von Handler/Prober, geräteorientierte Programmierung mit Pin-Kanal-Zuordnung, Berichterstellung im standardisierten Testdatenformat und integrierter standortübergreifender Support. Diese Funktionen ermöglichen es, Testprogramme schnell zu entwickeln, auf Fehler zu untersuchen und einzusetzen, was wiederum in einer beschleunigten Markteinführung resultiert. Überdies lassen sich ST-Systeme direkt in eine Prüfzelle in der Halbleiterproduktion integrieren. Dies ist dank des Prüfkopfs im Zero-Footprint-Design, Standardschnittstellen und Docking-Mechanismen möglich.

PXI-Plattform im Detail

Testsysteme auf Basis des Industriestandards PXI haben viele Vorteile: Klassische automatisierte Testsysteme erfordern eine umfangreiche, kostspielige Umrüstung im Testbereich, wenn Generationen von Testsystemen veraltet oder nicht mehr in der Lage sind, neue Testanforderungen zu erfüllen. Die Natur der offenen PXI-Architektur von STS hilft dabei, solcherlei Investitionen zu bewahren.

Der im Jahr 1998 von National Instruments eingeführte offene Industriestandard PXI wird heute von der PXI Systems Alliance gepflegt. Im Jahr 2005 wurde PXI zu PXI Express weiterentwickelt. Ein PXI-System besteht aus einem Gehäuse mit Steckplätzen und entsprechenden Einschubmodulen, basiert im Wesentlichen auf PC-Technologien wie Prozessoren, PCIe-Bus, Windows- oder Linux-Betriebssystem und ist um Funktionen für die Messtechnik (Timing- und Triggerbus, optimierte Kühlung und Spannungsversorgung) erweitert. Eine für den Anwender wichtige Eigenschaft von PXI ist das hohe Maß an Standardisierung. Im PXI-Standard sind neben den Softwareschnittstellen ebenso der Formfaktor der Module, deren maximal zulässige Leistungsaufnahme und Abwärme sowie die Timing- und Triggersignale vorgegeben. Besonders den letztgenannten kommt eine große Bedeutung zu, wenn Testsysteme aus mehreren Modulen bestehen. Bei herkömmlichen Messgeräten sind Timing- und Triggersignale je nach Hersteller unterschiedlich und erfordern zur Verbindung oft spezielle Kabel oder Verschaltungen. Bei PXI hingegen sind die Messgeräte ohne separate Verkabelung automatisch mit einem Trigger- und Timingbus verbunden. Durch diesen Ansatz sind außerdem die Signallaufzeiten sehr genau bekannt, was eine Synchronisierung von mehreren Modulen bis in den unteren Pikosekundenbereich ermöglicht.

Die auf PXI aufsetzenden ST-Systeme bieten die zur Rekonfiguration und Weiterentwicklung von Testplattformen benötigte Flexibilität und erfüllen gleichzeitig die ständig steigenden Leistungsanforderungen. Die Produktreihe STS umfasst drei unterschiedliche Modelle – T1, T2 und T4 –, die jeweils mit einem, zwei oder vier PXI-Chassis ausgerüstet werden können. Aufgrund der unterschiedlichen Größen sowie der einheitlichen Software, Messtechnik und des Verbindungsmechanismus in allen STS-Modellen können Anwender für zahlreiche Anforderungen an Pinanzahl und Flächendichte das für sie geeignete Modell finden. Dank ihrer Skalierbarkeit kommen STS von der Charakterisierung bis hin zur Produktion sinnvoll zum Einsatz und sparen dabei nicht nur Kosten, sondern senken auch die Markteinführungszeiten.

electronica 2014: Halle A1, Stand 317