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自動試験装置の将来の傾向に関する洞察

前書き

アナリストは、今後数年間、新技術の導入、高度に統合された電子部品、および新しい電子機器の複雑化により、世界の自動試験装置(ATE)市場が大幅に成長すると予想しています。市場投入までの時間の短縮は、最先端の機能にも高品質基準を提供する必要性と相まって、製造業者を自動テストソリューションに向かわせています。その信頼性と再現性により、時間、メンテナンス、コストの大幅な削減が保証されます。 ATEは、製造業者が正確なテストと測定を実行し、障害とエラーの発生率を減らし、手動テスト方法よりもはるかに高速にテスト結果を提供するのに役立ちます。競争の激化とその結果としての規模の経済を達成して、増大する消費者の需要を満たすことができる高品質の製品を提供する必要性を考慮して、世界中の製造業者は自動テスト技術を採用しています。半導体、消費者、自動車、産業、航空宇宙、防衛などの垂直セクターにおけるATEソリューションは、今後数年間で最高の成長を遂げる予定です。

ATEクラス

自動試験装置(ATE)は、オペレーターの介入を最小限に抑えて、コンポーネント、プリント回路基板、相互接続、または電子機器全体の自動試験を可能にするコンピューター制御システムです。 ATEが提供する利点には、テスト時間の短縮、検証手順の再現性、および特にDUT(テスト対象デバイス)の量が多い場合のコスト削減が含まれます。

最初のタイプのATEは、半導体と集積回路のテストの実行を扱います。電気信号の所定のプログラム可能なパターンを半導体またはICに適用することにより、ATEは対応する出力信号を測定し、それらを期待値または範囲と比較します。これらのシステムは、ロジックテスター、メモリテスター、アナログテスターに分けることができます。一般的なシリコンベースのコンポーネントから複雑な集積回路やシステムオンチップ(SoC)までのDUTを使用した半導体テストは、通常2つのレベルに分けられます。 1つ目はウェーハテスト(ダイソートまたはプローブテストとも呼ばれます)で、そのタスクはウェーハをテストすることです。 2つ目は、パッケージング後にコンポーネントに対して実行されるパッケージングテスト(最終テストとも呼ばれます)です。ウェーハテストではプローバーとプローブカードを使用し、テストパッケージではハンドラーとテストソケットを使用します。 DUTは、ハンドラーまたはプローバーと呼ばれるデバイスを介して、およびATEリソースをDUTに適合させるカスタマイズされたインターフェイステストアダプター(ITA)を介して、ATEに物理的に接続されます。このクラスのATEには、マイクロプロセッサ、FPGA、ASIC、およびその他のロジックデバイスをテストするように設計されたロジックテストシステム、リニアまたはミックスドシグナル機器(ADC、DAC、アンプ、コンパレータ、ビデオデバイスをテストするため)、パッシブコンポーネントATE(コンデンサ、抵抗、インダクタ)およびディスクリートATE(MOSFET、SCR、ツェナー、JFETなど)。

次世代自動試験装置(ATE)の設計用の革新的で低電力の高密度コンポーネントの大手サプライヤーであるElevATE Semiconductorは、ATE装置用の8つの独立したピンチャネルを備えた500 MHz SoCであるMystery(図1を参照)を提供します。各チャネルは50MHzSPIインターフェイスを介して構成され、すべてのリアルタイムデータはプログラムされ、複数のシングルエンドおよび差動ロジックファミリを使用して他のデバイスに直接インターフェイスするように構成できる高速FLEX I / Oピンを介して読み戻されます。

図1:Elevate Mystery SoC

新しいRainierSOC8チャンネル/1.6GHz

この新しいピンエレクトロニクスSoCは、速度を50%向上させ、電力を67%削減し、合計サイズを75%削減します。 50%の速度向上により、最もパフォーマンスの高いプロセッサ、SoC、FPGA、およびメモリテクノロジでさえもテストできます。 67%の電力削減により、電力バジェットを増やすことなく、ピンまたはDUTの数を3倍にすることができます。 75%のサイズを縮小すると、PCB全体のサイズを拡大することなく、テスト対象のピンの数を4倍にすることができます。

2番目のタイプのATEは、製造エラーを検出し、各製品に欠陥がないことを確認するために、PCBテスト(ウェーブはんだ付け前と組み立て後の両方)を扱います。自動PCBテストには、自動光学検査(AOI)や自動X線検査(AXI)などの光学検査技術、フライングプローブテスト、ネイルベッドインサーキットフィクスチャテストが含まれます。

最後に、相互接続テストは、相互接続、ケーブル、およびコネクタのステータスと品質を検証します。特に、ケーブルハーネス、配電盤、フレキシブル回路、および一般的に使用されるコネクタ構成のメンブレンスイッチパネルのオープン(接続の欠落)、ショート(接続のオープン)、および誤配線(ピンの誤り)を検出できます。相互接続テストには、抵抗テストとヒポテストも含まれます。

バーンイン中のテスト(TDBI)アプリケーションと低コストのテスター向けに、ElevATEは図2に示すKilimanjaroSoCを提供します。Kilimanjaroは高電圧Bi-CMOSプロセスで製造され、プログラム可能なドライバーとウィンドウコンパレータの2つのチャネルを小さな5mmx 5mmQFNパッケージ。各チャネルには、ピンごとのドライバレベル、データ、および高インピーダンス制御と、ピンごとの高および低ウィンドウコンパレータしきい値レベルがあります。

金星4
図2:キリマンジャロSoCを昇格させる

ATE市場セグメンテーション

ATE市場は、製品の種類、アプリケーション、または地理的領域に基づいてセグメント化できます。製品に関しては、市場は非メモリ、メモリ、およびディスクリート自動試験装置に分かれています。 IoTや自動車(自動運転車を含む)などのセクターにおける最近のイノベーションは、防衛および航空宇宙セクターによる大幅な進歩とともに、市場のダイナミクスを変化させています。メーカーの主な目的は、優れた品質を提供し、市場投入までの時間とテストのコストの両方を削減することにより、顧客満足度を向上させることです。アプリケーションに基づいて、主なATE市場カテゴリには、自動車、消費者、航空宇宙および防衛、電気通信、医療が含まれます。地理的には、世界のATE市場は北米によって支配されており、北米の市場シェアも今後数年間でさらに拡大すると予想されています。成長の主な推進力は、航空宇宙および防衛セクターにおけるATEの適用の増加によって決定されます。ヨーロッパとアジア太平洋の世界市場も成長すると予想され、2020年から2022年までのCAGRは3%から4%の間です。同じ予測期間に、アジア太平洋市場は、半導体産業の重要な存在により、最大の地域セグメントになると予想されます。

市場の将来の見通し

2019年に40億ドル以上と評価される世界のATE市場規模は、今後数年間で重要な成長を遂げると予想されています。アナリストによると、この成長は、自動車および半導体業界でのATEのますます普及する使用、5Gテクノロジーの採用、および急速に成長する人工知能/ IoT市場によって推進されます。その他の重要な要因は、接続されたデバイスと家電製品の数が大幅に増加していることです。高品質の製品を提供する必要があるため、市場投入までの時間が短縮されます。システムオンチップ(SoC)やFPGAなどの高度に統合された電子部品の採用の増加、および家庭用電化製品の高い需要は、今後数年間のATE市場の成長の原動力となるでしょう。さらに、最新世代の電子部品の小型化と複雑さにより、ATEの適用範囲が広がります。

半導体製造プロセスの目覚ましい進歩は、発展途上国での接続デバイスの拡大とIoTネットワークの普及と相まって、今後数年間の自動試験装置市場の成長の原動力となるでしょう。さらに、設計の複雑さと効果的なテストシステムの必要性に関連するかなりの技術的進歩は、ATE市場の拡大に有利な要因です。最新の電子技術により、集積回路や半導体の製造に必要なコストと時間が大幅に削減され、企業の利益率が向上しています。これは、エレクトロニクス部門の最新のトレンドに適応することによって製品ポートフォリオを改善するために研究開発に絶えず投資することを優先するATE製造会社にとって重要な機会を表しています。

サプライチェーン2021

2020年を振り返って、世界的な課題にもかかわらず、お客様とサプライパートナーに素晴らしい一年を感謝したいと思います。

私たちが楽しみにしているように、私たち全員が半導体市場で大幅な拡大の時期に入っているという業界全体のコンセンサスがあります。ほぼすべての市場分野で、今後数年間は力強い成長が見込まれています。そして、すべての半導体メーカーと同様に、サプライチェーンにもいくつかの影響が見られます。容量が厳しくなり、リードタイムが業界全体に広がっています。

このような制約のある供給環境において、可能な限り、頻度、期間、および予測の精度を高めていただくようお客様にお願いしています。現在の製品のリードタイムは平均7か月に延長されています。お客様への供給予測を継続して調達していきます。私たちは常にすべてのお客様の需要を満たすよう努めますが、予期しない需要は困難な場合があります。

最高レベルのサポートを提供するために、12か月の期間で毎月需要を予測し、8〜12週間のリードタイムで注文するようお客様にお願いしています。予期しない需要、および8週間以内の注文には、供給パートナーから請求される迅速な料金を軽減するために15%の追加料金が適用されます。

今後ともよろしくお願い申し上げます。ATEテクノロジーパートナーになることを光栄に思います。

アダムハイギス、オペレーション担当副社長

David Kenyon:2021年を楽しみにしています

こんにちは、ハッピー2021!このメモがあなたが健康で新年の準備ができていることを願っています。私たち@Elevateは、2020年の終わりに非常に忙しく、21年に向けてペースが速くなっています。他の投稿を読んだかもしれませんが、半導体サプライチェーンは混雑し、いっぱいになっています。注文はますます予約が増えており、非常に忙しい1年の後に、サプライチェーンの魔法を使って棚に在庫を補充しています。また、新製品もあります。ミステリーファイナルシリコンが本日出荷され、ホイットニーの生産部品が出荷され、テスト用に社内に用意されています。1月末までに次世代ピンエレクトロニクスのテープアウトをもう1つ完了する必要があります(ノックオンウッド!)。ファブでも、テスト用の社内でも、これほど多くの新製品を同時に入手したことはありません。 

私たちの会社も成長しています。運用担当者、ビジネス/管理担当者、そしてもちろん、設計エンジニアと製品エンジニアを追加しています。 

私たちは2020年から健全で成長していることを誇りに思っていますが、世界中のお客様やパートナーのニーズに敏感であり、条件が許せば、今年も直接会うのが待ちきれません。ビデオハングアウトは優れたツールですが、あなたと一緒に座ってあなたのビジネスやテストの必要性について学ぶことに代わるものはありません。 2021年にそれができるのを楽しみにしています!

素晴らしい一年をお過ごしください。今年の初めに予測をお知らせください。最近、すべての人に打撃を与えている需要の急増に確実に対応できるようにしています。 

よろしく、

ダビデ

CEOから:Elevateでの作業

「私たちの業界は統合を続けているため、お客様は今日、テストのニーズを解決するために協力する創造的な方法に関心を持っていることがわかりました。要件は、既成の部品を購入し、ボード設計に多くの研究開発を費やすという、ワンサイズですべてに対応するアプローチを使用するという最近の過去とは大きく異なります。アナログテストIPの世界最大のポートフォリオの1つを活用して、既存のポートフォリオの何かから派生した、または複数の設計のIPを使用したセミカスタムパーツを組み立てる、よりユニークな方法を見つけています。私たちはこの市場に専念しているため、ATEとテストのはるか外側に主な事業を展開している大企業よりも低コストで迅速にこれらの設計を構築できます。カスタムおよびセミカスタムアプリケーションへの投資のしきい値は、この分野の数十億ドル規模の公開企業の10分の1になる可能性があります。

これが、テストに残っている公開会社が1つしかない理由です。この市場は、忍耐強く、長期的な視野を持ち、テスト顧客のニーズに焦点を合わせている人々のための場所ではありません。ウォール街の四半期決算報告。

既成のATE製品の範囲を超える独自のテスト要件がある場合は、当社にご相談いただき、IPを使用して、管理可能な投資レベルでお客様に適したソリューションを見つけてください。」

5Gテスト

5Gテストに伴う課題

前書き

5Gテクノロジーの差し迫った大規模な展開は、PCB、ネットワーク機器、および一般的な電子デバイスの設計者に新しく困難な課題を課します。 5Gは、データレートの向上を表すだけでなく、遅延時間を最大1ミリ秒に短縮し、より広い帯域幅をサポートするためにミリ波(mmWave)を使用するという、真の革命となるでしょう。 5Gモバイルおよびネットワークデバイス用のPCBは、より高いデジタルデータレートとより高い周波数を同時に管理できる必要があり、ミックスドシグナルの設計を限界まで押し上げます。 5Gアプリケーションは、自動試験装置(ATE)を開発するエンジニアにとってもさまざまな新しい課題をもたらします。現在の4Gモバイルネットワークと比較すると、5Gの展開により、設計者はモバイルデバイス、データ伝送ネットワーク、およびIoTインフラストラクチャで使用されるPCBのレイアウトを再考する必要があります。ボード上のすべてのポイントでシグナルインテグリティを確保することは、5Gテストによって課せられる最も困難な課題の1つです。混合信号が存在するため、ボードのアナログセクションとデジタルセクションの間のEMIを防止し、FCCEMC要件が満たされていることを確認する必要があります。

テストに対する5G機能の影響

4Gネットワークから5Gネットワークへの移行により、データ転送速度が大幅に向上し、帯域幅の可用性が向上するだけでなく、私たちの生活の多くの側面を根本的に変える運命にある新機能も導入されます。 5Gネットワークは、10〜20倍高速なデータレート(最大1 Gbps)、最大1000倍のトラフィックの増加、および1平方キロメートルあたりの接続数の最大10倍の増加を提供することを目的としています。レイテンシーは非常に低く、1msのオーダーであり、4Gネットワークで得られるレイテンシーの約10分の1です。低遅延は、仮想現実と拡張現実(VR / AR)、マシンツーマシン(M2M)通信システム、自律型車両インフラストラクチャセンサーなどのリアルタイム動作を備えたアプリケーションの実装に不可欠です。

5Gネットワークは、以前のモバイルテクノロジーで利用可能だったよりもはるかに広い周波数範囲で動作します。モバイルデバイスやネットワーク機器向けのプリント回路は、高速デジタル信号と高周波RF信号を同時に管理する必要があり、ミックスドシグナルの設計を限界まで押し上げます。 4Gネットワークは600MHz〜5.925 GHzの周波数を使用しますが、5Gネットワークは周波数の上限を大幅に拡大し、ミリ波(mmWave)帯域に押し込みます。チャネルあたりの帯域幅も、5GPCBおよびデバイスの設計とテストに影響を与える重要な要素です。 4Gネットワークではチャネルあたりの帯域幅は20MHz(IoTデバイスでは200 kHzに制限)でしたが、第5世代のモバイルネットワークでは、チャネルあたりの帯域幅は6GHz未満の周波数では100MHz、周波数では400MHzになります。 6GHz以上。

5Gアプリケーション用に設計されたPCBには、非常に高い周波数とデータレートで動作できるアナログおよびデジタルコンポーネントが必要です。これらのコンポーネントの信頼性と効率は、効果的な熱管理によってのみ保証されます。したがって、温度監視は、PCBまたはデバイスの正しい動作を評価するためのもう1つの関連要素です。

5Gデバイスのテスト

5Gテクノロジーによって課せられるパフォーマンス要件は、集積回路、システムオンチップ(SoC)、PCB、モバイルデバイス、およびネットワーク機器のテストにおいて前例のない課題を生み出します。ほとんどの5GNR(新しい無線)のインストールでは、3.5GHzの周波数と28GHz〜29GHzの周波数範囲が使用されます。これらの周波数範囲はどちらもセルラーネットワークにとって新しいものであり、アーキテクチャの変更と無線アクセス技術の変更が必要になります。より大きなネットワーク容量とより高い伝送データレートを実現するには、大規模MIMO(多入力/多出力)やビームフォーミングなどの高度なテクノロジーを使用する必要があります。

まだ展開の初期段階にありますが、5Gテクノロジーは勢いを増しており、さまざまなRFフロントエンドモジュールアーキテクチャおよびネットワーク機器で使用されるミリ波デバイスをテストする方法とコストについて緊急の質問を投げかけています。さらに、ミリ波信号は基本的に見通し内方向に伝搬し、6 GHz未満の帯域よりも大気の減衰を受けやすいため、すべての運用シナリオをカバーできる正確なテストを実行する必要があります。ビームフォーミングなどの高度な機能をサポートするために必要なフェーズドアレイアンテナは、同じPCB上に複数のアンテナ要素を配置できるようにサイズが小さいという利点があります。主な課題は、アンテナと受信側の低雑音増幅器(LNA)の間、および送信側の電力増幅器との間の寄生容量を減らすことです。要件の充足も、OTA(Over-The-Air)技術を使用して、アンテナでテストする必要があります。ミリ波の使用は、テストシステムに新たな課題を生み出します。まず、ミリ波周波数で発生する特に高電力の損失を最小限に抑えるために、テストハードウェアと冷却システムをプローブ環境から分離する距離を短くする必要があります。さらに、アンテナが統合されたボードとモジュールのテストでは、テストシステムとDUT間の無線通信のみが可能な場合があることを念頭に置いて、別のアプローチが必要になります。

ATEツール

必要なコンプライアンステストの複雑さは、新世代のモバイルテクノロジーごとに指数関数的に増大しています。 3GPPのリリース14(5Gより前の機能がすでに含まれている)では約15,000のテストが指定され、リリース15(部分的な5G)では約300,000のテストが指定されましたが、リリース16(完全な5G)では追加のテストが導入されます。必要なテストの数が増えるにつれて、自動テストシステムの必要性が高まり、高周波数と高速をサポートでき、簡単に構成できます。自動試験装置(ATE)は、5Gネットワークの実装で使用されるPCB、SoC、または個々のコンポーネントの適切な機能を保証するために不可欠です。

ElevATE Semiconductorは、業界で最も複雑なATEの課題に対処する世界クラスのテスト集積回路(IC)を提供する大手企業です。最先端のチップを設計するElevATEは、利用可能な最高密度、最低電力のATEソリューションを提供します。 Elevate製品は、基盤となるテクノロジーに応じて、4つの主要なカテゴリに分類できます。

  • 統合ピンエレクトロニクス製品– ElevATEは、低電力、高密度の統合ピンエレクトロニクスのマーケットリーダーです。純粋なCMOSテクノロジーで開発されたこれらの製品により、お客様は、コストを削減し、システムの信頼性を向上させるために並列処理を強化した次世代の高密度機器を開発できます。
  • 統合DPS製品–これらのテスト対象デバイス(DUT)電源ソリューションには、最大8つの独立したDUT電源ユニット(DPS)が組み込まれています。インターフェイス、コントロール、およびI / Oはデジタルであり、すべてのアナログ回路はチップ内にあります。シングルチップで完全なDPSソリューションを提供できます。
  • 統合されたPMU / VI製品–パラメトリック測定ユニットと仮想計測器は、チップあたり最大8チャネル、最大60Vの電圧でクラス最高の密度を提供します。 PMIおよびVI製品は、幅広いアプリケーションに電圧および電流源と測定機能の両方を提供する、コストに敏感なソリューションです。
  • 統合された高電圧製品–高度に統合されたデュアルチャネルワイド電圧システムオンチップ(SoC)ピンエレクトロニクスソリューションに基づくこれらの製品は、自動化のためにチャネルごとに必要なすべてのアナログ機能といくつかのデジタルサポート機能を組み込んでいます試験装置。

ElevATEポートフォリオソリューションの中には、Venus 4(ISL55161)があります。これは、 デュアルチャネル400MHz / 800Mbpsピンエレクトロニクス差動ドライバおよびコンパレータ、アクティブ負荷、タイミングデスキュー、PMUおよびDAC。で利用可能 64リード10mmx 10mmTQFPおよび64リード9mmx9mmQFNパッケージで、SoCはPdq≤500mW/チャネル@ 11V動作を特長としています。

金星4

図1:金星4(ISL55161)

ブロック図を図2に示すSoCは、自動試験装置(ATE)、計装、ASICベリファイアなどのアプリケーションに特に適しています。

金星のデザイン

図2:金星4のブロック図

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神秘

SOC 8進500 MHz統合型ピンエレクトロニクス/ DAC / PPMU /デスキュー

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ヨーロッパISL55180
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