IC-Bausteine testen

Testlösung wird in die Cloud ausgelagert

09.04.14 | Autor / Redakteur: Stefan Döllinger * / Hendrik Härter

Testhardware: Je nach Anforderung bekommt der Kunde die Testplattform CX1000P oder CX1000D.
Testhardware: Je nach Anforderung bekommt der Kunde die Testplattform CX1000P oder CX1000D. (Advantest)

Testequipment wird in die Cloud ausgelagert. Es wird nur für das bezahlt, was der Testingenieur wirklich benötigt. Wir stellen den CloudTesting-Service von Advantest vor.

Im Focus von ATE-Testsystemen (Automatic Test Equipment) stand und steht die IC-Massenproduktion. Moderne ATE-Testsysteme sollen möglichst viele Bausteine parallel in möglichst kurzer Zeit testen und die sogenannten Cost of Test pro Baustein so gering wie möglich halten. Der Kauf eines Testsystems ist ein erhebliches finanzielles Investment, verbunden mit hohen Unterhaltskosten für Stromverbrauch und Kühlung.

Die Systeme bieten einen hohen Freiheitsgrad an Programmierung, um die wertvollen Testerressourcen optimal zu nutzen und die letzten Millisekunden an Testzeit zu optimieren. Der moderne Testingenieur ist nicht nur ein Spezialist im Testen von Bausteinen, er kennt sich auch bestens mit modernen Softwaretechnologien aus.

Um einen jungen Ingenieur zu einem IC-Testexperten zu machen, sind viele Trainings und eine lange Einarbeitungszeit notwendig. Die Halbleiterindustrie lebt von ihrer hohen Innovationskraft und den kurzen Produktlebenszyklen. Eine schnelle Verifikation der IC-Prototypen nach dem Design ist somit grundlegend. Die Anforderungen an die hierfür benötigte Messausrüstung unterscheiden sich deutlich von denen an die IC Massenproduktion.

Jedem Testingenieur sein eigenes Testsystem

Idealerweise sollte jeder Ingenieur über ein eigenes, kompaktes und leicht zu bedienendes ATE-Testsystem verfügen. Zurzeit eingesetztes Testequipment reicht von Benchtop-Instrumenten bis zu messtechnischen Eigenentwicklungen. Die Anbindung an Electronic-Design-Automation-Tools oder kurz EDA ist meist mangelhaft.

Doch ist es möglich, für jeden Testingenieur auch ein eigenes Testsystem bereitzustellen? Hier kam die Idee, ein auf Cloud basiertes System zu entwickeln. Der Tester soll die benötigte Performance, Signale und Features bei minimalen Investitions- und geringen Unterhaltskosten liefern, um einen großen Teil der Halbleiterprodukte zu adressieren. Gekennzeichnet ist das System durch eine einfache Bedienung. Ohne spezielle Programmierkenntnisse sollen dem Ingenieur eine schnelle Einarbeitung ermöglichen und ihm erlauben, sich auf den Bausteintest zu konzentrieren.

Der daraus entstandene CloudTesting-Service beruht auf drei Säulen:

  • CloudTesting-Station: Das kompakte Testsystem wird in zwei Ausführungen angeboten und dem Kunden kostenfrei zur Verfügung gestellt. Die CloudTesting-Station befindet sich nicht in einer Internet Cloud, sondern vor Ort beim Anwender. Als einmalige und geringe Investitionskosten fallen der Kontrollcomputer und das benötigte Zubehör (Hifix-Kabel) an.
  • Die CTS Cloud: Sie stellt dem Kunden Testing-IPs zum Download bereit. Testing-IPs sind fertige Tests, Algorithmen oder Tools. Für die Verwendung der Testing-IPs werden nach dem ‚Pay per Use’ Nutzungskonzept monatliche Kosten in Rechnung gestellt. Die Höhe der Kosten richtet sich nach den gewählten Testing-IPs. In der CTS-Cloud werden keinerlei Testprogramm spezifische Kundendaten gespeichert.
  • Einfache bedienen: Jede Testing-IP verfügt über eine eigene grafische Benutzeroberfläche. Mit Hilfe der GUIs werden die Testparameter definiert. Programmierkenntnisse sind nicht erforderlich. Testpattern können von Electronic Design Automation Tools konvertiert werden. Zurzeit wird das STIL-Format unterstützt, während die Unterstützung von VCD und EVCD noch in Entwicklung sind.

Das System benötigt keine spezielle Kühlung und kann an das Stromnetz mit 220 V/50 Hz angeschlossen werden. Software zur Selbstdiagnose und Kalibrierung werden mitgeliefert. Und im Falle eines Hardwaredefekts wird das Testsystem kostenfrei ersetzt. Das portable Testsystem wird in zwei Ausführungen angeboten. Die CloudTesting Station CX1000P umfasst zwei programmierbare Stromversorgungen (PPS), eine PMU (Programmable Measurement Unit), 32 Ein-/Ausgangs-Kanäle, einen AWG (Arbitrary Waveform Generator) und einen Digitizer (DGT). Für die Steuerung von Anwenderapplikationen auf dem Testboard, das den Prüfling enthält, sind zusätzlich zwei Referenzspannungen, eine Stromversorgung und 16 Kontrollsignale vorhanden.

Die CloudTesting Station CX1000D umfasst acht programmierbare Stromversorgungen (PPS), vier PMUs, 128 Ein-/Ausgangs-Kanäle, vier AWGs, vier Digitizer und liefert die gleichen Signale zur Steuerung von Kundenapplikationen auf dem Testboard wie die CX1000P. Zwei CX1000D können miteinander gekoppelt und synchron betrieben werden. Durch das Koppeln wird die Anzahl der verfügbaren Testsystem Ressourcen verdoppelt. Als Kontrollcomputer dient ein handelsüblicher Personal Computer oder Notebook mit dem Betriebssystem Windows 7 (64bit). Der Kontrollcomputer ist mit der CloudTesting Station via USB Kabel verbunden. Die Kontrollsoftware CTLab wird auf dem Computer installiert und die benötigten Testing-IPs werden von der CTS Cloud heruntergeladen.

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So funktioniert das Cloud basierte Test-System

Die Software als zentrales Kontrollzentrum

Die Software CTLab dient als zentrales Kontrollzentrum, die auf dem Kontrollcomputer ausgeführt wird. Dank der grafischen Benutzeroberfläche lässt sich das System einfach bedienen. Und die Software bietet noch etwas mehr: Die Selbstdiagnose und Kalibrierung des Testsystems lässt sich genauso einfach ausführen wie die Festlegung und Ausführung des Testflows oder die Definition der Testbedingungen von Testing-IPs. Die benötigten Testing-IPs werden von CTS online heruntergeladen und mit der Plugin Technologie in CTLab eingebunden. Jede Testing-IP verfügt über ihre eigene grafische Benutzeroberfläche, um die Testbedingungen wie Stromversorgung, Timing, Levels, Waveform oder Pattern festzulegen. Für den Anwender stehen bereits mehr als 60 Testing-IPs in der CTS Cloud zum Download bereit.

Testing-IPs lassen sich in drei Kategorien einteilen: Tests, Algorithmen und Tools. Die Test IPs dienen der elektrischen und funktionellen Verifikation des Bausteins. Sie reichen vom einfachen Kontakttest bis zur funktionellen Messung mit komplexem Testpattern. Mit Hilfe der Algorithmen lassen sich A/D-Umsetzer oder D/A-Umsetzer charakterisieren. Kenngrößen wie Nullpunkt-, Verstärkungs- oder Nichtlinearitätsfehler werden automatisch aus den gemessenen Daten berechnet und grafisch dargestellt. Bei den Tool IPs findet man alle wichtigen ATE-Werkzeuge zum Messen und Debuggen eines Bausteins. Die Liste beinhaltet Testing IPs wie Shmoo-Plot, Pattern Editor, Logic Analyzer oder Waverform Viewer. Ebenso werden Testing IPs zur Kontrolle von Handlern oder Probern mit GPIB angeboten.

* Stefan Döllinger arbeitet als Produkt-Manager bei Advantest Europe GmbH.

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