芯片

在芯片領(lǐng)域有個十倍定律，從設(shè)計、制造、封裝測試到系統(tǒng)級應(yīng)用，問題每晚發(fā)現(xiàn)一個環(huán)節(jié)，芯片公司付出的成本將增加十倍。

一顆芯片的誕生，一般需要經(jīng)過芯片設(shè)計、晶圓制造、封裝測試、成品測試、板級封裝等環(huán)節(jié)，而測試將貫穿始終。隨著芯片制造工藝的復(fù)雜度提升和技術(shù)迭代，對應(yīng)的失效模式越來越多，而越早發(fā)現(xiàn)失效，越能節(jié)省成本。如何系統(tǒng)有效地測試芯片，成為芯片公司越來越關(guān)注的問題。

芯片企業(yè)測試難，三大痛點是什么

中國芯片行業(yè)缺人才，測試領(lǐng)域尤其缺。芯片復(fù)雜度日益提高，測試日益復(fù)雜，對測試人才的專業(yè)性提出了更高的要求。有芯片公司測試負責(zé)人與NI交流時表示：“專業(yè)的測試人才，想招也招不到，招來了專業(yè)的測試人才，想留也留不住”、“由于沒有測試經(jīng)驗和知識沉淀，新人上手困難”。

昂貴的測試設(shè)備帶來的測試成本問題也讓芯片公司頭疼，除了成本，測試平臺的使用效率問題也堪憂。目前，一些初創(chuàng)公司的研發(fā)測試基本是依靠手動操作，耗時長、覆蓋率低，測試工程師經(jīng)常陷入重復(fù)勞動中，辛苦得來的海量數(shù)據(jù)缺乏統(tǒng)一的管理和分析，以至于不能充分利用。

傳統(tǒng)實驗室需改善

測試項目的管理問題也經(jīng)常被忽視，一些公司的管理仍是“小作坊模式”。研發(fā)測試項目管理進度狀態(tài)多而繁雜，依賴人工管理如救火，工程師做事情基本靠吼。研發(fā)測試評價標準不明確，做之前難以預(yù)估，做之后難以考核。測試部門職責(zé)劃分不清晰，測試的事情應(yīng)用做，應(yīng)用的事情研發(fā)做。

芯片測試挑戰(zhàn)的新解法——實驗室現(xiàn)代化

實驗室現(xiàn)代化能幫助半導(dǎo)體公司應(yīng)對不斷增加的測試挑戰(zhàn)與成本壓力，幫助半導(dǎo)體公司加速成長。

實驗室現(xiàn)代化可為客戶帶來巨大收益

NI與全球頂尖半導(dǎo)體公司合作的過程中積累了豐富的經(jīng)驗，關(guān)于以上提到的測試挑戰(zhàn)，可以總結(jié)如下。

Q：如何解決測試專業(yè)性？

A：基于標準化的平臺，建設(shè)專家測試團隊，提高專業(yè)測試能力。

Q：如何解決測試平臺問題？

A：通過測試自動化平臺，實現(xiàn)軟硬件標準化、數(shù)據(jù)標準化，建立從設(shè)計、驗證到量產(chǎn)的全流程數(shù)據(jù)管理。從而提高軟硬件系統(tǒng)構(gòu)建以及復(fù)用和迭代的靈活性，最終實現(xiàn)將數(shù)據(jù)拉通。

Q：如何解決管理問題？

A：基于標準化的平臺，整體實驗室運營流程和測試驗證策略的逐步成熟，測試工程師在此基礎(chǔ)上可以不斷迭代專業(yè)的高性能的測試代碼，積累測試IP?；诮y(tǒng)一的平臺，幫助新人快速上手，建立基于標準方案的整套培訓(xùn)體系。

以上方法的核心是實驗室現(xiàn)代化理念，芯片企業(yè)實驗室的現(xiàn)代化必經(jīng)之路包括：硬件接口標準化、軟件標準化、數(shù)據(jù)標準化。

芯片實驗室現(xiàn)代化之路

實驗室傳統(tǒng)理念vs實驗室現(xiàn)代化理念

傳統(tǒng)實驗室里充滿了規(guī)格、標準和接口各異的儀器，讓本應(yīng)專注于研發(fā)的工程師被線纜和儀器接口束縛，耗費著大量的時間和精力，硬件接口的標準化能夠使資源最大化的使用并降低難以集成進系統(tǒng)的獨立儀表使用量。

相對于傳統(tǒng)實驗室的不同軟件API，實驗室現(xiàn)代化強調(diào)一致的軟件使用體驗。利用共用/標準的軟件工具可以改善流程中交互式使用與自動化的任務(wù)，標準化的方法還可以降低工具與軟件框架的開發(fā)時間、實現(xiàn)測量IP的復(fù)用、輕易地在各地復(fù)制、部署方案、還能實現(xiàn)便捷的數(shù)據(jù)存取與分析。

標準化的數(shù)據(jù)可實現(xiàn)實時在線閱讀下載，是構(gòu)建企業(yè)測試數(shù)據(jù)鏈的好幫手。關(guān)于數(shù)據(jù)存儲與處理問題，實驗室現(xiàn)代化方法能完美解決?？蛻艨梢詫a(chǎn)品從實驗室到量產(chǎn)的數(shù)據(jù)都采集到Central data lake中，這是NI Systemlink的一個模塊。在仿真端，可以接受csv、stdf、mat、snp、vcd等各種格式，量產(chǎn)、驗證的各個階段的數(shù)據(jù)都可以用統(tǒng)一的格式，方便管理與分析。

從另外一個角度說，實驗室現(xiàn)代化之前，還需經(jīng)歷標準化、自動化、智能化階段。

實驗室發(fā)展經(jīng)歷的4個階段，供您自查

資料來源于孤波

實驗室現(xiàn)代化好處多多，但它實施起來有一定的難度，搭建標準化的實驗平臺需要領(lǐng)先的測試公司協(xié)助，還需要芯片公司進行一定的前期投資，因此，內(nèi)部推動起來不是那么容易。但我們能看到，一些國內(nèi)外芯片公司如納芯微和TI已經(jīng)率先行動起來，并取得了收益。

始于數(shù)據(jù)，終于效益，納芯微和TI是如何做的？

納芯微在激烈的芯片設(shè)計市場保持領(lǐng)先優(yōu)勢，納芯微CTO盛云表示這得益于其市場布局、人才投資和全流程實時過程質(zhì)量管控中的數(shù)據(jù)管理。早在2019年的時候，納芯微和孤波、NI就簽署了戰(zhàn)略合作，在測試IP標準化數(shù)據(jù)化上開展了深度研究與合作，落地了基于PXI硬件為基礎(chǔ)的測試IP庫的建立。近些年，NI和孤波作為納芯微的戰(zhàn)略合作伙伴協(xié)助納芯微基于NI的PXI平臺，統(tǒng)一了從實驗室到量產(chǎn)的測試硬件平臺，保證數(shù)據(jù)接口的一致性，從無到有實現(xiàn)了從實驗室到量產(chǎn)測試的軟件架構(gòu)和測試流程體系的搭建，為后續(xù)全流程數(shù)字化運營奠定了業(yè)務(wù)基礎(chǔ)。

NI PXI系統(tǒng)

全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體設(shè)計與制造公司TI也是實驗室現(xiàn)代化方法的踐行者，TI在不斷地突破電源限制，開發(fā)新的工藝、封裝技術(shù)和電路設(shè)計技術(shù)等，伴隨技術(shù)創(chuàng)新隨之而來的是測試挑戰(zhàn)。一般來說，電源管理設(shè)備包含模擬組件（模擬前端）和可做決策的數(shù)字組件（微處理器），將這些組件結(jié)合使用可實現(xiàn)多種功能，如保護功能、充電管理、與主機設(shè)備進行通信和電池壽命預(yù)測。另外，電源管理設(shè)備也必須遵循多種標準規(guī)范，如智能電池系統(tǒng)(SBS)和日本電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(JEITA)標準。因此，TI必須開發(fā)一種系統(tǒng)來測試所有這些固件功能。

由于客戶預(yù)算、預(yù)測演算法的復(fù)雜性、功能需求、預(yù)期實現(xiàn)的最終應(yīng)用各不相同，可選擇的PMIC類型非常多。再加上需求不斷變化、復(fù)雜程度不同，以及電源管理不同IC選項之間的功能差異，開發(fā)內(nèi)部使用的軟件與序列生成套件極具挑戰(zhàn)性。但所有選項又必須由同一軟件與序列生成套件提供支持，所以TI決定使用LabVIEW與NI TestStand開發(fā)一種解決方案，利用NI軟件的靈活性、功能、模塊化特性，TI輕松克服了其他軟件工具難以解決的問題。

正如TI專家Sambit Panigrahi所言：“使用NI TestStand和LabVIEW，我們成功地將冗長的手動測試過程轉(zhuǎn)換為了高度自動化的測試循環(huán)，并將原本長達數(shù)周的回歸測試周期縮短到了數(shù)天，同時還提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性、可重復(fù)使用性和可維護性?！?