Test von IoT-Halbleiterbausteinen Im modularen Testkopf lassen sich verschiedene Testinstrumente integrieren

Autor / Redakteur: Stefan Döllinger * / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Die Testumgebung EVA100 integriert verschiedene Instrumente in einem modularen Testkopf, um IoT-Halbleiterbausteine zu verifizieren. Abgerundet wird die Testlösung von einer Software-Suite.

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Messsystem EVA100: Die Testlösung für IoT-Halbleiterbausteine verfifziert die Systeme. Im Bild ist das Modell E (Engineering Modell) abgebildet.
Messsystem EVA100: Die Testlösung für IoT-Halbleiterbausteine verfifziert die Systeme. Im Bild ist das Modell E (Engineering Modell) abgebildet.
(Bild: Advantest)

Das Internet der Dinge (IoT) stellt neue Ansprüche an die Halbleiterindustrie, insbesondere an den Test von Halbleiterbausteinen in der Entwicklung und Produktion. Dem Markt für IoT-Bausteinen wird von Marktforschern ein rasantes Wachstum vorausgesagt. So wurden beispielsweise im Jahr 2013 Halbleiter im Wert von rund 15 Mio. US-Dollar in Wearables verbaut; im Jahr 2019 soll alleine dieses Marktsegment einen Umsatz von 7 Mrd. US-Dollar erreichen.

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Auch wenn die Möglichkeiten des IoT im Moment noch sehr vage sind, so ergeben sich bereits erste Basisanforderungen an die hierfür benötigten Halbleiterbausteine. Diese müssen mit ihrer Umwelt interagieren, Zustände messen und regeln und mit ihrem Umfeld kommunizieren. Die Halbleiterbausteine müssen beispielsweise gewonnene Daten einer Cloud zur Verfügung stellen und Steuerbefehle empfangen können. Sie müssen den „smarten Produkten“ eine völlig autonome Kommunikation ermöglichen, um so etwa eine Schwarmintelligenz aufzubauen. Dazu muss in den Bausteinen ein sehr hoher und immer bedeutender Anteil analoger Komponenten mit einem intelligenten digitalen Core zur Steuerung integriert werden.

Verifikation und Test der Halbleiterbausteine

Die Entwickler „smarter Produkte“ erwarten von den Halbleiterherstellern ausgereifte, kostengünstige und für ihre Produkte maßgeschneiderte Lösungen. Die ständig fortschreitende Entwicklung aufgrund immer neuer Produktideen für die „smarten Anwendungen“ stellt die Halbleiterindustrie vor große Herausforderungen. Neben dem gewohnten Kostendruck sind auch sehr kurze Produktlebenszyklen der Halbleiterbausteine zu erwarten.

Die Produkte müssen möglichst schnell auf den Markt gebracht und somit der Entwicklungszyklus, sprich von der Idee bis zum fertigen Produkt, kurz gehalten werden. Ein entscheidender Faktor hierfür ist der Aufwand für die Verifikation und den Test der Halbleiterbausteine. Eine mögliche Lösung bietet Advantest mit dem EVA100 E-Modell (Engineering Modell), um IoT-Bausteine zu entwickeln und zu verifizieren. Das EVA100 P-Modell (Production Modell) erweitert die Testlösung bis hin zur Produktion.

Modularer Testkopf passt sich der Anwendung an

Traditionell wurden von den Entwicklungsingenieuren zur Verifikation von Bausteinen konventionelle Rack-and-Stack- oder PXI-Benchtop-Instrumente eingesetzt. Diese Lösungen sind zwar universell einsetzbar, erfordern aber erheblichen Zeitaufwand bei der Integration im Labor und bei der Synchronisation der Instrumente während des Testlaufs. Zur Ansteuerung einzelner Testgeräte und zur Durchführung wiederholbarer Tests müssen von den Ingenieuren meist eigene Software-Suiten entwickelt werden.

Die einzelnen Tests werden mühsam in C oder anderen Programmiersprachen implementiert. Besonders bei zeitkritischen Projekten hat sich dies als schwerwiegender Engpass erwiesen. Die Entwicklung eigener Suiten ist nicht nur zeit- und kostenintensiv, sondern bindet Ingenieur-Ressourcen. Das EVA100 „All-in-One-Konzept“ integriert verschiedene Instrumente in einem einzigen Testkopf, der wegen seiner Kompaktheit auch „Shoe-Box“ genannt wird. Der Testkopf ist modular aufgebaut und kann je nach den Testanforderungen mit verschiedenen Modulen bestückt werden.

Die angebotenen Module umfassen Stromversorgung, 4-Quadranten-DC-Signalmesseinheit, Pattern-Generator, Logikanalysator, AWG-Signalgenerator, Digitizer und Oszilloskop. Die verschiedenen Module werden automatisch synchronisiert. Der Testkopf ist luftgekühlt und benötigt einen Standard-Stromanschluss von lediglich 230 V.

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