자동 테스트 장비

자동 테스트 장비 또는 자동 테스트 장비(ATE)는 자동화를 사용하여 신속하게 측정을 수행하고 테스트 결과를 평가하기 위해 테스트 대상 장치(DUT), 테스트 대상 장치(EUT) 또는 테스트 대상 장치(UUT)로 알려진 장치에서 테스트를 수행하는 장치입니다.ATE는 단순한 컴퓨터 제어 디지털 멀티미터 또는 정교한 전자 패키지 부품 또는 칩 및 집적회로 시스템 등 웨이퍼 테스트에서 자동으로 테스트 및 진단할 수 있는 수십 개의 복잡한 테스트 기기(실제 또는 시뮬레이션 전자 테스트 장비)를 포함하는 복잡한 시스템입니다.

사용처

ATE는 제조 후 전자 부품 및 시스템을 테스트하기 위해 전자 제조 업계에서 널리 사용되고 있습니다.ATE는 또한 자동차의 항전 및 전자 모듈을 테스트하는 데 사용됩니다.그것은 레이더와 무선 통신과 같은 군사적인 용도로 사용된다.

반도체 업계에서는

반도체 소자를 테스트하기 위해 명명된 반도체 ATE는 간단한 부품(저항, 캐패시터 및 인덕터)에서 집적회로(IC), 프린트회로기판(PCB) 및 복잡하고 완전히 조립된 전자 시스템에 이르기까지 광범위한 전자 장치와 시스템을 테스트할 수 있습니다.이를 위해 프로브 카드가 사용됩니다.ATE 시스템은 부품이 최종 소비자 제품에 사용되기 전에 특정 장치가 작동하는지 검증하거나 결함을 신속하게 발견하는 데 필요한 테스트 시간을 단축하도록 설계되었습니다.제조원가를 절감하고 수율을 높이려면 반도체 장치를 조립한 후 테스트하여 결함이 있는 장치가 소비자에게 돌아가지 않도록 해야 합니다.

구성 요소들

반도체 ATE 아키텍처는 하나 이상의 소스 및 캡처 기기(아래 목록)를 동기화하는 마스터 컨트롤러(일반적으로 컴퓨터)로 구성됩니다.과거에는 맞춤형 컨트롤러 또는 릴레이가 ATE 시스템에서 사용되었습니다.테스트 대상 장치(DUT)는 핸들러 또는 프로버라고 하는 다른 로봇 기계와 ATE의 리소스를 DUT에 적응시키는 사용자 지정 인터페이스 테스트 어댑터(ITA) 또는 "피처"를 통해 ATE에 물리적으로 연결됩니다.

산업용 PC

산업용 PC는 신호 자극기/감지 카드를 수용하기에 충분한 PCI/PCIe 슬롯을 갖춘 19인치 랙 규격의 일반 데스크톱 컴퓨터입니다.이것은 ATE에서 컨트롤러의 역할을 담당합니다.테스트 어플리케이션 및 결과 저장소의 개발은 이 PC에서 관리합니다.대부분의 최신 반도체 ATE에는 다양한 파라미터를 소싱하거나 측정할 수 있는 여러 개의 컴퓨터 제어 계측기가 포함되어 있습니다.기기에는 장치 전원 공급 장치(DPS),^[1][2] 파라미터 측정 장치(PMU), 임의 파형 발생기(AWG), 디지타이저, 디지털 IO 및 유틸리티 공급 장치가 포함될 수 있습니다.계측기는 DUT에서 다양한 측정을 수행하며, 적절한 시간에 파형을 소싱하고 측정하도록 기기가 동기화됩니다.응답 시간의 요건에 근거하여 실시간 시스템은 자극 및 신호 캡처에도 고려됩니다.

매스 인터커넥트

매스 인터커넥트는 테스트 기기(PXI, VXI, LXI, GPIB, SCXI 및 PCI)와 테스트 대상 장치/유닛(D/UUT) 사이의 커넥터 인터페이스입니다.이 섹션은 ATE와 D/UUT 사이에서 송수신되는 신호의 노드 포인트 역할을 합니다.

예: 간단한 전압 측정

예를 들어 특정 반도체 장치의 전압을 측정하기 위해 ATE 내의 DSP(디지털 신호 처리) 계측기는 전압을 직접 측정하여 원하는 값이 계산되는 신호 처리를 위해 결과를 컴퓨터에 전송합니다.이 예는 전류계와 같은 기존 계측기는 계측기가 수행할 수 있는 측정 횟수가 제한되고 계측기를 사용하여 측정을 수행하는 데 걸리는 시간 때문에 많은 ATE에서 사용되지 않을 수 있음을 보여줍니다.DSP를 사용하여 파라미터를 측정하는 주요 장점 중 하나는 시간입니다.전기신호의 피크전압과 신호의 다른 파라미터를 계산해야 하는 경우 피크검출기구를 사용하여 다른 파라미터를 테스트해야 합니다.그러나 DSP 기반 계측기를 사용하는 경우 신호의 샘플이 생성되고 단일 측정에서 다른 파라미터를 계산할 수 있습니다.

테스트 파라미터 요건 대 테스트 시간

모든 디바이스가 동일하게 테스트되는 것은 아닙니다.테스트는 비용을 증가시키기 때문에 저비용 컴포넌트를 완전히 테스트하는 경우는 드물지만 의료용 컴포넌트 또는 고비용 컴포넌트(신뢰성이 중요한 경우)는 자주 테스트됩니다.

단, 디바이스 기능 및 최종 사용자에 따라 모든 파라미터에 대한 디바이스 테스트가 필요할 수도 있고 필요하지 않을 수도 있습니다.예를 들어 기기가 의료용 또는 구명용 제품에서 응용 프로그램을 발견하면 해당 매개 변수의 많은 부분을 테스트하고 일부 매개 변수를 보장해야 합니다.그러나 테스트할 매개 변수를 결정하는 것은 비용과 수율에 따라 복잡한 결정입니다.장치가 수천 개의 게이트가 있는 복잡한 디지털 장치인 경우 테스트 고장 범위를 계산해야 합니다.여기서도, 디바이스와 최종 사용 애플리케이션에서의 I/O의 빈도, 수, 타입에 근거해, 테스트 코스트에 근거해 결정을 내리는 것은 복잡합니다.

핸들러 또는 프로브 및 디바이스 테스트어댑터

ATE는 포장된 부품(일반 IC '칩') 또는 실리콘 웨이퍼에 직접 사용할 수 있습니다.패키지 부품은 핸들러를 사용하여 맞춤형 인터페이스 보드에 장치를 배치하는 반면 실리콘 웨이퍼는 고정밀 프로브를 사용하여 직접 테스트됩니다.ATE 시스템은 핸들러 또는 프로브와 상호 작용하여 DUT를 테스트합니다.

핸들러 포함 패키지 부품 ATE

ATE 시스템은 통상, 「핸들러」라고 불리는 자동 배치 툴과 인터페이스 합니다.이 툴은, 테스트 대상 디바이스(DUT)를 인터페이스 테스트 어댑터(ITA)에 물리적으로 배치해, 기기가 측정할 수 있도록 합니다.ATE와 테스트 대상 장치(UUT라고도 함) 간에 전자적으로 연결하는 장치인 Interface Test Adapter(ITA; 인터페이스 테스트 어댑터)도 있을 수 있지만, ATE와 DUT 사이의 신호를 조정하기 위한 추가 회로를 포함하고 DUT를 마운트하기 위한 물리적 시설을 갖추고 있을 수도 있습니다.마지막으로 소켓은 ITA와 DUT 사이의 접속을 브리지하기 위해 사용됩니다.소켓은 생산 현장의 엄격한 요구에도 견딜 수 있어야 하므로 일반적으로 소켓은 자주 교체됩니다.

간단한 전기 인터페이스 다이어그램: ATE → ITA → DUT(표준) ← 핸들러

실리콘 웨이퍼 ATE(프로버 포함)

웨이퍼 기반 ATE는 일반적으로 실리콘 웨이퍼 위를 이동하는 프로버라고 불리는 장치를 사용하여 장치를 테스트합니다.

간단한 전기 인터페이스 다이어그램: ATE → Prober → 웨이퍼(DUT)

멀티 사이트

테스트 시간을 단축하는 방법 중 하나는 여러 디바이스를 동시에 테스트하는 것입니다.이제 ATE 시스템은 각 사이트에서 ATE 리소스를 공유하는 여러 "사이트"를 가질 수 있습니다.일부 리소스는 병렬로 사용할 수 있고 다른 리소스는 각 DUT에 직렬화해야 합니다.

프로그래밍 ATE

ATE 컴퓨터는 최신 컴퓨터 언어(C, C++, Java, Python, LabVIEW 또는 Smalltalk 등)와 함께 추가 문을 사용하여 표준 및 독점 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API)를 통해 ATE 장비를 제어합니다.또한 ATLAS(모든 시스템의 약어 테스트 언어)와 같은 일부 전용 컴퓨터 언어도 있습니다.자동 테스트 장비는 NI의 Test ^[3]Stand와 같은 테스트 실행 엔진을 사용하여 자동화할 수도 있습니다.

일련의 검정을 설계하는 데 도움이 되는 자동 검정 패턴 생성을 사용하는 경우도 있습니다.

테스트 데이터(STDF)

반도체 산업에서 사용되는 많은 ATE 플랫폼이 표준 테스트 데이터 형식(STDF)을 사용하여 데이터를 출력합니다.

진단

자동 테스트 장비 진단은 결함이 있는 컴포넌트를 판별하는 ATE 테스트의 일부입니다.ATE 테스트는 두 가지 기본 기능을 수행합니다.첫 번째는 테스트 대상 디바이스가 올바르게 동작하고 있는지 여부를 테스트하는 것입니다.두 번째는 DUT가 제대로 작동하지 않을 때 원인을 진단하는 것입니다.진단 부분은 테스트에서 가장 어렵고 비용이 많이 드는 부분이 될 수 있습니다.ATE에서는 클러스터 또는 컴포넌트의 애매한 그룹에 대한 장애를 줄이는 것이 일반적입니다.이러한 모호성 그룹을 줄이는 방법 중 하나는 ATE 시스템에 아날로그 시그니처 분석 테스트를 추가하는 것입니다.진단은 종종 비행 프로브 테스트를 사용하여 도움이 됩니다.

테스트 기기 전환

테스트 시스템 구성에 고속 스위칭 시스템을 추가하면 여러 디바이스를 보다 빠르고 비용 효율적으로 테스트할 수 있으며 테스트 오류와 비용을 모두 줄일 수 있습니다.테스트 시스템의 스위칭 구성을 설계하려면 스위칭되는 신호와 실행하는 테스트 및 사용 가능한 스위칭하드웨어 폼 팩터를 이해해야 합니다.

테스트 기기 플랫폼

현재 자동화된 전자 테스트 및 측정 시스템을 구성하기 위해 여러 모듈식 전자 계장 플랫폼이 공통적으로 사용되고 있습니다.이러한 시스템은 전자 장치 및 서브 어셈블리의 유입 검사, 품질 보증 및 생산 테스트에 널리 사용됩니다.업계 표준 통신 인터페이스는 신호 소스를 "랙 앤 스택" 또는 섀시/메인프레임 기반 시스템의 측정 기기와 링크합니다. 대개 외부 PC에서 실행되는 사용자 지정 소프트웨어 애플리케이션의 제어 하에 있습니다.

GPIB/IEEE-488

GPIB(General Purpose Interface Bus)는 센서 및 프로그래밍 가능한 기기를 컴퓨터에 연결하기 위해 사용되는 IEEE-488(전기전자공학연구소가 작성한 표준) 표준 병렬 인터페이스입니다.GPIB는 8MB/s 이상의 데이터 전송이 가능한 디지털 8비트 병렬 통신 인터페이스입니다.24핀 커넥터를 사용하여 최대 14개의 계측기를 시스템 컨트롤러에 데이지 체인으로 연결할 수 있습니다.계측기에 있는 가장 일반적인 I/O 인터페이스 중 하나이며 계측기 제어 응용 프로그램을 위해 특별히 설계되었습니다.IEEE-488 사양은 이 버스를 표준화하고 전기적, 기계적, 기능적 사양을 정의함과 동시에 기본적인 소프트웨어 통신 규칙을 정의했습니다.GPIB는 기기 제어를 위해 견고한 연결이 필요한 산업 환경에서의 응용 프로그램에 가장 적합합니다.

원래 GPIB 표준은 1960년대 후반 Hewlett-Packard가 제조한 프로그래밍 가능한 계측기를 연결하고 제어하기 위해 개발했습니다.디지털 컨트롤러와 프로그램 가능한 테스트 장비의 도입으로 다양한 벤더의 기기와 컨트롤러 간의 통신을 위한 표준 고속 인터페이스가 필요하게 되었습니다.1975년 IEEE는 ANSI/IEEE 표준 488-1975, IEEE 표준 디지털 인터페이스 for Programmable Instrumentation을 발표했습니다.이 규격에는 인터페이스 시스템의 전기적, 기계적 및 기능적 사양이 포함되어 있습니다.이 표준은 이후 1978년(IEEE-488.1)과 1990년(IEEE-488.2)에 개정되었다.IEEE 488.2 규격에는 각 계측기 클래스가 준수해야 하는 특정 명령을 정의하는 SCPI(Standard Commands for Programmable Instrumentation)가 포함되어 있습니다.SCPI는 이러한 기기 간의 호환성과 구성성을 보장합니다.

IEEE-488 버스는 사용이 간편하고 프로그래밍 가능한 기기와 자극을 많이 활용하기 때문에 오랫동안 인기가 있었습니다.그러나 대형 시스템에는 다음과 같은 제한이 있습니다.

• 드라이버의 팬아웃 용량은 시스템을 14대의 디바이스와 컨트롤러로 제한합니다.
• 케이블 길이에 따라 컨트롤러와 디바이스의 거리는 디바이스당2 미터 또는 합계 20 미터로 제한됩니다.이로 인해 실내에 분산된 시스템 또는 원격 측정이 필요한 시스템에 전송 문제가 발생합니다.
• 프라이머리 주소는 프라이머리 주소를 가진 30대의 디바이스로 시스템을 제한합니다.최신 기기에서는 보조 주소를 거의 사용하지 않으므로 시스템 ^[4]크기에 30개의 장치 제한이 있습니다.

LAN eXtensions for Instrumentation(LXI)

LXI 표준은 이더넷을 사용하는 계측 및 데이터 수집 시스템에 대한 통신 프로토콜을 정의합니다.이러한 시스템은 저비용 개방형 표준 LAN(이더넷)을 사용하여 소형 모듈식 계측기를 기반으로 합니다.LXI 호환 계측기는 카드 케이지 아키텍처의 비용 및 폼 팩터 제약 없이 모듈식 계측기의 크기와 통합 이점을 제공합니다.이더넷 통신을 사용함으로써 LXI 표준은 유연한 패키징, 고속 I/O 및 광범위한 상업, 산업, 항공우주 및 군사 애플리케이션에서 LAN 연결을 표준화할 수 있습니다.모든 LXI 호환 기기에는 비 LXI 기기와의 통신을 단순화하는 IVI(Interchangeable Virtual Instrument) 드라이버가 포함되어 있으므로 LXI 호환 장치 자체가 LXI 호환 장치가 아닌 장치(예: GPIB, VXI, PXI 등을 사용하는 기기)와 통신할 수 있습니다.따라서 계측기의 하이브리드 구성 구축 및 작동이 단순해집니다.

LXI 계측기는 테스트 및 측정 응용 프로그램을 구성하기 위해 내장된 테스트 스크립트 프로세서를 사용한 스크립팅을 사용하는 경우가 있습니다.스크립트 기반 계측기는 많은 애플리케이션에서 아키텍처의 유연성, 성능 향상 및 비용 절감을 제공합니다.스크립팅은 LXI 계측기의 장점을 강화하며, LXI는 스크립팅을 활성화하고 강화하는 기능을 제공합니다.현재 계측용 LXI 표준은 계측기를 프로그래밍하거나 스크립팅을 구현할 필요가 없지만 LXI 사양의 여러 기능은 프로그래밍 가능한 계측기를 예측하고 LXI 호환 ^[5]계측기에서 스크립팅 기능을 향상시키는 유용한 기능을 제공합니다.

VME eXtensions for Instrumentation(VXI)

VXI 버스 아키텍처는 VMEbus에 기반한 자동 테스트를 위한 개방형 표준 플랫폼입니다.1987년에 도입된 VXI는 모든 Eurocard 폼 팩터를 사용하며 트리거 라인, 로컬 버스 및 측정 애플리케이션에 적합한 기타 기능을 추가합니다.VXI 시스템은 다양한 VXI 계측기 모듈을 ^[6]설치할 수 있는 최대 13개의 슬롯이 있는 메인프레임 또는 섀시를 기반으로 합니다.또한 섀시 및 섀시에 포함된 기기의 전원 공급 및 냉각 요건도 모두 충족됩니다.VXI 버스 모듈의 높이는 일반적으로 6U입니다.

PCI eXtensions for Instrumentation(PXI)

PXI는 데이터 수집 및 실시간 제어 시스템에 특화된 주변 버스입니다.1997년에 도입된 PXI는 컴팩트를 사용합니다.PCI 3U 및 6U 폼 팩터 및 측정 애플리케이션에 적합한 트리거 라인, 로컬 버스 및 기타 기능을 추가합니다.PXI 하드웨어 및 소프트웨어 사양은 PXI Systems ^[7]Alliance에 의해 개발 및 유지관리됩니다.전 세계 50개 이상의 제조업체가 PXI 하드웨어를 ^[8]생산하고 있습니다.

유니버설 시리얼 버스(USB)

USB는 키보드나 마우스 등의 주변기기를 PC에 연결합니다.USB는 1개의 포트로 최대 127개의 디바이스를 처리할 수 있는 플러그 앤 플레이 버스이며 이론상 최대 스루풋은 480 Mbit/s(USB 2.0 사양으로 정의된 고속 USB)입니다.USB 포트는 PC의 표준 기능이기 때문에 기존의 시리얼 포트 테크놀로지가 자연스럽게 진화한 것입니다.그러나 여러 가지 이유로 인해 산업용 테스트 및 측정 시스템을 구축하는 데 널리 사용되지 않습니다. 예를 들어, USB 케이블은 산업용 등급이 아니며 소음에 민감하며 실수로 분리될 수 있으며 컨트롤러와 장치 사이의 최대 거리는 30m입니다.RS-232와 마찬가지로 USB는 견고한 버스 연결이 필요하지 않은 실험실 환경에서 응용 프로그램에 유용합니다.

RS-232

RS-232는 분석 및 과학 기기 및 프린터 등의 주변기기 제어에 널리 사용되는 시리얼 통신 규격입니다.GPIB와 달리 RS-232 인터페이스에서는 한 번에 하나의 장치만 연결하고 제어할 수 있습니다.RS-232는 표준 데이터 레이트가 20KB/s 미만인 비교적 느린 인터페이스이기도 합니다.RS-232는 저속하고 견고하지 않은 연결로 호환되는 실험실 애플리케이션에 가장 적합합니다.±24V 전원에서 작동합니다.

JTAG/Boundary-Scan IEEE 규격 1149.1

JTAG/Boundary-Scan은 PCB 레벨 또는 시스템레벨 인터페이스 버스로서 실장할 수 있습니다.이는 IC의 핀을 제어하고 Test Target(UUT; 테스트타깃)에서의 연속성(상호접속) 테스트 및 논리 디바이스 또는 디바이스 그룹의 기능 클러스터 테스트를 용이하게 하기 위해서입니다.또한 IC 자체에 내장될 수 있는 다른 계측기의 제어 인터페이스(IEEE 1687 참조) 또는 외부 제어 가능한 테스트 시스템의 일부인 계측기의 제어 인터페이스로 사용할 수 있습니다.

테스트 스크립트 프로세서 및 채널 확장 버스

가장 최근에 개발된 테스트 시스템 플랫폼 중 하나는 고속 버스와 결합된 온보드 테스트 스크립트 프로세서를 갖춘 계측기를 사용합니다.이 접근법에서는 하나의 "마스터" 계측기가 테스트 시스템에서 다양한 "슬레이브" 계측기의 작동을 제어하는 테스트 스크립트(작은 프로그램)를 실행하며, 고속 LAN 기반 트리거 동기화 및 장치 간 통신 버스를 통해 연결됩니다.스크립팅은 일련의 작업을 조정하는 스크립트 언어로 프로그램을 작성하는 것입니다.

이 접근방식은 테스트 및 측정 어플리케이션의 특징인 작은 메시지 전송에 최적화되어 있습니다.네트워크 오버헤드가 매우 적고 데이터 속도가 100Mbit/sec이므로 실제 애플리케이션에서 GPIB 및 100BaseT 이더넷보다 훨씬 빠릅니다.

이 플랫폼의 장점은 연결된 모든 계측기가 긴밀하게 통합된 하나의 멀티 채널 시스템으로 작동하므로 사용자는 테스트 시스템을 비용 효율적으로 필요한 채널 수에 맞게 확장할 수 있습니다.이런 유형의 플랫폼으로 구성된 시스템은 완전한 측정 및 자동화 솔루션으로 단독으로 사용할 수 있으며 마스터 유닛은 소싱, 측정, 합격/불합격 결정, 테스트 시퀀스 흐름 제어, 비닝 및 컴포넌트 핸들러 또는 프로버를 제어합니다.전용 트리거 라인을 지원한다는 것은 이 고속 버스로 연결된 온보드 테스트 스크립트 프로세서가 장착된 여러 기기 간의 동기 작업을 추가 트리거 ^[9]연결 없이도 수행할 수 있음을 의미합니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

외부 링크

• 어드밴티스트 아메리카 주식회사 Yuhai Ma의 오픈 아키텍처 테스트 시스템 통합 (2006년 7월)
• ATE 자동 테스트 기본
• 케이블 손실의 영향 – 응용 프로그램 메모는 자동 테스터 시스템(ATE)에서 케이블 손실의 원인을 정의하고 자세히 설명합니다.
• GPIB 101A GPIB 버스 ICS 전자제품에 대한 자습서(2009년 12월 29일 참조).
• 자동 테스트 시스템 및 응용 프로그램을 다루는 도서 목록(2011년 7월 20일 회수)