ATE

使用FPGA進行半導體ATE的格式和時序生成

ATE數字系統傳統上由定序器,格式器,定時發生器和引腳電子組成。有關在設計的每個部分中使用哪些組件的決定,主要取決於性能規格和所需的成本。這些組件包括分立的,完全定制的ASIC,現場可編程門陣列或市售部件。

現場可編程門陣列(FPGA)具有靈活性,已被用於中低性能ATE數字子系統的定序器和定時/格式化。

用FPGA實現定序器可以靈活地定制數字子系統,以進行邏輯,存儲器或混合信號測試。通常,所需的FPGA時鐘完全在目標FPGA的規格之內。與競爭對手的產品相比,定序器和模式執行階段通常使每個系統都與眾不同。

在不同的ATE平台之間,格式和計時功能通常相似。差異在於週期到週期的邊緣放置分辨率和精度,以及用於通道偏移校正的精細偏移控制。引腳電子IC中通常可以使用精細的去歪斜控制。

FPGA已經成功地用於定時和格式功能,但是隨著系統性能要求增加到50-100Mhz模式速率以上以及系統邊緣放置精度降至1ns以下,FPGA迅速成為限制因素。儘管FPGA I / O結構中的SERDES引擎可以提供<100ps的分辨率,但實現這種邊到邊時序放置的可靠性增加了設計時間,並促使設計人員選擇更大,更昂貴的FPGA。

SERDES模塊最常見的用法是用於各種通信協議,例如PCIe,而FPGA設計工具提供了出色的工具來設計和表徵這些功能。在使用這些SERDES模塊設計時序部分時,設計人員經常遇到障礙,FPGA供應商提供的有限工具可以解決問題。設計人員通常花費10倍的預算工程時間來實現和表徵這些時序電路。典型的問題包括:通道之間的線性不一致,高於可接受的抖動以及難以在每次運行之間進行設計佈線。

當設計人員試圖增加通道數時,需要將其遷移到更大,更昂貴的FPGA。過去,設計人員能夠以更低的成本利用更快,更大的FPGA。然而,最近,FPGA公司的重點一直是提高計算能力,以解決數據中心和人工智能市場。增加更多計算元素增加了成本,給ATE設計人員帶來了最小的好處或負面的影響。此外,服務於ATE市場的舊設備的成本已經開始急劇上升,尤其是對於大型設備。這將使用較大的FPGA的較高通道ATE的成本提高到僅針對FPGA的$50 /通道。

為了以200+ MHz的碼率實現更高性能的ATE,ATE設計人員需要使用定制的或商用的格式和定時發生器IC。然後,他們可以將合理成本的FPGA用於設計的定序器部分。

商業上可用的時序發生器將為較小的ATE公司提供在數字ATE儀器中提升性能階梯的能力。這些芯片旨在與高性能引腳驅動器接口,而無需過度約束的FPGA I / O。

通過購買具有高端性能的定時芯片,這將減少設計,表徵和測試時間,並降低每通道成本,同時提供更高性能的數字ATE規格。時序精度由供應商指定,不需要在系統測試時對這些參數進行廣泛的表徵和生產測試。

商業計時芯片將最終節省ATE公司的開發成本,上市時間以及系統的整體成本,同時提供一條通往更高端性能的途徑。

MIPI規格和測試

移動行業處理器接口(MIPI®)標準為移動設備(如智能手機,平板電腦,筆記本電腦和混合設備)的設計定義了行業規範。 MIPI接口在5G移動設備,互聯汽車和物聯網(IoT)解決方案中扮演戰略角色。 MIPI標准定義了三個獨特的物理(PHY)層規範:MIPID-PHY®,M-PHY®和C-PHY®。 MIPI D-PHY和C-PHY物理層支持相機和顯示應用程序,而高性能相機,內存和芯片對芯片應用程序則支持在M-PHY層之上。

MIPI由MIPI聯盟管理,MIPI聯盟是包括英特爾,諾基亞,三星,摩托羅拉,TI,ST等移動行業領導者的協作。MIPI聯盟的目標是促進移動應用處理器接口的開放標準。這將有助於更快地為移動用戶提供新服務。

在移動市場中,MIPI Alliance規範針對在移動網絡上運行的移動設備。典型的設備是智能手機,平板電腦,筆記本電腦和混合設備。 MIPI Alliance提供的規範可以滿足製造商對物理層,多媒體,芯片對芯片或處理器間通信(IPC),控制/數據,調試/跟踪以及軟件集成應用的各種需求。

所有這些規範旨在解決成功進行移動設計所必需的三個特徵:1)低功耗,以保持電池壽命; 2)高帶寬以實現功能豐富的數據密集型應用,以及3)低電磁干擾(EMI)以最大程度地減少無線電與設備中其他子系統之間的干擾。

智能手機

智能手機行業是MIPI規範的最大單一市場。所有主要芯片供應商均使用MIPI Alliance規範,並且市場上所有智能手機均至少包含一項MIPI規範。 MIPI規範用於數億智能手機。

MIPI Alliance規範涵蓋了設備中所有接口需求。該規範可用於集成調製解調器,應用處理器,攝像機,顯示器,音頻,存儲設備,天線,調諧器,功率放大器,濾波器,開關,電池,傳感器和其他組件。

組件供應商和設備製造商使用MIPI Alliance規範,是因為該技術簡化了設計,降低了設計成本並縮短了高效,高性能產品的上市時間。從根本上說,每個規範都進行了優化,以確保移動設備所需的三個性能特徵:低功耗,以保持電池壽命;高帶寬,以實現功能豐富的應用;以及低電磁干擾(EMI),以優化無線電和子系統的性能。

平板電腦,筆記本電腦和混合設備

融合移動和計算功能的設備是MIPI Alliance規範的重要市場。 MIPI規範有助於建立和發展平板電腦市場,PC行業的許多組織在移動連接的筆記本電腦,平板電腦/筆記本電腦混合動力及其他設備中使用MIPI規範。這些設備中MIPI規範的典型用例包括:連接和管理高清顯示器的功耗,並最大程度地減少通過鉸鏈連接攝像機或顯示器的電線數量。

 技術指標

MIPI規範僅涉及接口技術,例如信令特性和協議;它們沒有使整個應用處理器或外圍設備標準化。利用MIPI規範的產品將保留許多差異化功能。通過啟用共享公共MIPI接口的產品,系統集成的負擔可能會比過去減輕。[8]

MIPI與空中接口或無線電信標準無關。因為MIPI規範僅滿足應用處理器和外圍設備的接口要求,所以符合MIPI的產品適用於所有網絡技術,包括GSM,CDMA2000,WCDMA,PHS,TD-SCDMA等。

MIPI的一些規範包括:

  • 相機串行接口顯示串行接口
  • 顯示像素界面
  • 系統電源管理接口(SPMI)
  • SoundWire,於2014年推出[12]

MIPI CSI接口

CSI代表攝像機串行接口。它指定主機處理器和攝像頭模塊之間的高速串行接口。圖2描述了MIPI CSI-2接口。

以下是MIPI CSI-2接口的功能。

  • 它是圖像傳感器和應用處理器之間的高性能串行接口。
  • 它使用具有多達4條數據線的D-PHY物理層,提供大約4Gbps的數據吞吐量。
  • 如圖所示,用於攝像機控制功能的獨立的I2C兼容接口。
  • MIPI CSI接口具有以下優點。
  • 可擴展性•功耗更低•可靠性更高•系統成本更低

MIPI DSI接口

 DSI代表顯示串行接口。它是高速,高性能的串行接口。 DSI接口可在應用處理器和顯示模塊(或顯示橋IC)之間提供高效,低功耗和低引腳數的連接。它使用MIPI D-PHY作為物理層。以下是MIPI D-PHY的功能。

  • 它使用4條數據線和1條公共差分線
  • 吞吐量可以達到1Gbps。
  • 像素和數據命令都被序列化為處理器和顯示IC之間的單個物理流。狀態從顯示IC傳送到應用處理器。

MIPI測試

MIPI設計與仿真

您需要設計可滿足不斷發展的數據存儲,數據傳輸,顯示,攝像頭,內存,電源以及MIPI規範定義的其他要求的移動設備。客戶要求更高的性能,多媒體內容的實時流和功能豐富的應用程序。

MIPI發射器測試

您需要測試MIPI發送器設備的性能,以確保它不是傳輸線接收端信號雜質的根本原因。 MIPI D-PHY,M-PHY和C-PHY都具有獨特的發射機測試挑戰。通過執行數百項測試,您可以使用自動一致性測試軟件節省大量測試時間。

MIPI接收器測試

您需要測試您的MIPI接收器設備,以確保它可以正確檢測輸入信號的數字信號內容。重要的是要針對最壞情況的壓力條件進行測試,以解決傳輸通道中的信號衰減問題。您需要準確的高速信號激勵以及位錯誤檢測功能來測試MIPI接收器的性能。自動化的一致性測試軟件使您能夠快速測試設計的所有關鍵參數。

MIPI協議測試

協議驗證主要發生在接口層。 MIPI規範的PHY層上支持許多不同的協議,包括CSI-2,DSI-1,DigRF,CSI-3,UFS,UniPro,SSIC和MPCIe。每個協議都有其獨特的要求和測試。對於MIPI D-PHY和M-PHY協議,物理層和鏈路層之間以及傳輸層和高層應用程序層之間都有一個堆棧。為了真正識別錯誤存在的地方,理想的是能夠“查看”該堆棧。

MIPI接口如何啟用5G智能手機

高端5G智能手機的第一波(第一階段)預計將增強當前市場上的高端4G設備。重大改進將包括添加新的5G NR RF子系統,以及其他子系統的發展,以實現更好的用戶體驗和更豐富的多媒體功能。例如,這些5G智能手機可能具有三到四個具有高幀率/慢動作視頻捕獲功能的高分辨率後置攝像頭,增強型麥克風陣列,多聲道音頻和立體聲揚聲器。

5G調製解調器和應用處理器使用MIPI規範,例如相機的CSI-2和顯示器的DSI-2,以及低功耗,高帶寬,引腳效率高的MIPI D-PHY或C-PHY物理層。在5G設計中,用於RF前端設備控制的MIPI RFFE和帶有M-PHY的用於高性能閃存的MIPI UniPro都已無處不在。 MIPI I3C,SoundWire,SLIMbus和即將發布的VGI規範也有望在許多即將發布的5G智能手機平台中採用。

MIPI CSI-2

MIPI CSI-2是移動和其他市場中使用最廣泛的相機接口。它以其易用性和支持各種高性能應用程序(包括1080p,4K,8K以及更高的視頻和高分辨率攝影)而得到廣泛採用。

對於移動設備中的任何單機或多機實現,設計人員應該對MIPI CSI-2感到滿意。該接口還可以用於互連頭戴式虛擬現實設備中的攝像頭。用於信息娛樂,安全或基於手勢的汽車智能汽車應用;用於客戶內容創建和消費產品的影像應用程序;無人機物聯網設備可穿戴設備;和3D面部識別安全或監視系統。

最新版本MIPI CSI-2 v3.0對規范進行了增強,旨在為跨移動,客戶端,汽車,工業IoT和醫療等多個應用空間的機器感知提供更高的功能。 RAW-24用於以24位精度表示單個圖像像素,旨在使機器能夠根據優質圖像做出決策;例如,自動駕駛汽車可以判斷圖像上的黑暗是無害的陰影還是要避免的車道坑洼。智能關注區域(SROI)(用於分析圖像,推理算法並做出更好的推論)可以使工廠車間的機器能夠更快地識別傳送帶上的潛在缺陷,或者使醫療設備更確定地識別此類異常情況。作為腫瘤。統一串行鏈路(USL)(用於封裝圖像傳感器模塊和應用處理器之間的連接)對於減少IoT,汽車和客戶端產品中的生產率和內容創建(如多合一和集成)所需的電線數量至關重要。筆記本平台。

MIPI CSI-2可以在MIPI Alliance的兩個物理層之一上實現:MIPI C-PHY v2.0或MIPI D-PHY v2.5。它與所有以前的MIPI CSI-2規範向後兼容。性能是通道可擴展的,例如,使用三通道(九線)MIPI C-PHY v2.0接口可提供高達41.1 Gbps的速度,或使用四通道(十線)MIPI D-PHY可以提供18 Gbps的速度MIPI CSI-2 v2.1下的v2.5接口。

測試基於MIPI規範的設備

半導體器件製造商的最新趨勢是在單個器件中添加多個基於MIPI®規範的高速端口。儘管這對負責在自動測試設備(ATE)上創建高故障覆蓋率測試解決方案的生產測試工程師也構成了巨大的挑戰,但它可以實現功能強大的影像和顯示密集型應用程序的實現。這種故障範圍通常需要創建一個並行的,全速的,面向系統的功能測試,同時還要克服傳統ATE的局限性和所測試的MIPI協議的複雜性。

MIPI定義了三種高速PHY層標準,它們用於不同的應用程序:

  • D-PHY是變速單向時鐘同步流接口,具有低速帶內反向通道,並支持攝像頭(CSI)和顯示(DSI)接口。
  • M-PHY是基於性能的雙向數據包/網絡接口,支持諸如相機(CSI),存儲(UFS),DigRF以及UniPro,LLI,SSIC,M-PCIe等接口,用於處理器間通信
  • C-PHY是一個變速單向嵌入式時鐘流接口,具有低速帶內反向通道,並支持相機(CSI)和顯示(DSI)接口。

每個接口都提供廣泛的參數,包括時鐘方法,通道補償,引腳數,最大幅度,數據速率和格式,每個端口的帶寬,數據編碼和時鐘恢復。 D-PHY,M-PHY和C-PHY MIPI接口不受合規性程序的控制,因為用戶無法訪問它們。但是,規範一致性的驗證對於半導體供應商和系統集成商至關重要,以確保組件之間的互操作性。

組件的MIPI規範和一致性測試套件(CTS)要求非常複雜,測試它們具有挑戰性。與被測設備(DUT)的連接性,同時確保信號完整性得以維持,在不給DUT施加過大壓力的情況下為DUT產生最壞情況的刺激或從DUT獲取測試結果信息就是此類挑戰的例子。

BER測試解決方案通過提供準確的高速信號激勵和誤碼檢測功能,提供了靈活地精確測試所有類型的MIPI接收器的靈活性。高性能任意波形發生器可以解決更複雜的C-PHY和D-PHY信號刺激問題。自動化的測試軟件有助於減少測試開發和執行時間,同時確保可重複性和準確性。

提升ATE的競爭優勢

Elevate是用於下一代自動測試設備(ATE)設計的創新,低功耗,高密度組件的領先供應商。憑藉始終如一的交付最高密度,最低功耗解決方案的良好記錄,圍繞Elevate產品設計的系統在ATE市場領域具有競爭優勢,能夠成功適應新興趨勢和挑戰,同時提供不斷增長的最終用戶價值。

Elevate為ATE市場提供了可變集成度的各種解決方案,因此我們可以滿足多個最終用戶細分市場的獨特需求,例如片上系統(SOC)測試,內存測試,老化測試(TDBI) ),在線測試(ICT)及更高版本。

Elevate的使命是通過提供可解決業界最複雜的ATE挑戰的世界級測試集成電路(IC),為我們的半導體和系統測試客戶提供服務。通過設計最低功耗/最高密度的解決方案,我們力求超越現在和未來的客戶期望,以提供最低的測試成本為目標。 

提升簡介

提升:綜合測試技術的世界領先者

半導體測試的基礎:
技術愛好者知道摩爾定律,該定律指出,密集集成電路中的晶體管數量每兩年翻一番。很少有人考慮如何設計,生產和測試這些芯片。隨著電子產品中矽含量的增加,功能性成倍增長,要求減小尺寸,功耗和成本。測試芯片的製造缺陷的需求對於提供工作組件並確保長壽命性能至關重要。生產中進行的測試必須適當全面,並且成本要盡可能低。必須有人製造測試所有這些IC的芯片-該公司是ElevATE Semiconductor。

在ElevATE,我們設計和製造集成電路,這些集成電路可以從關鍵參數中測試半導體的所有功能:功率,速度,電壓以及芯片在其中運行的整個系統。我們可以識別出處理和性能方面的缺陷,或者隨著時間的推移,參數之間的差異。我們的解決方案可提供所有數據I / O,測量參數,供電功率以及被測設備(DUT)的功率響應。我們的電路足夠精確,可以表徵數據中心應用中使用的最新高速服務器處理器,存儲器模塊和人工智能(AI)FPGA。

我們的隊伍:
詢問任何工程師,您都會被告知測試工程師是特殊的品種。自90年代初以來,我們的創始人和團隊中的許多人就進入了半導體測試領域。 ElevATE的歷史可追溯至2012年的Intersil,其悠久的歷史可以追溯到2000年初的PlanetATE,我們在這里首次設計了許多解決方案。我們的客戶包括最大的半導體測試公司,初創測試公司,測試公司和半導體製造商。他們採購了10年前設計的產品,今天繼續在生產板上發貨。我們期望我們的新設計至少可以長期使用。

我們的方法:
客戶不斷變化的挑戰決定了我們的下一代產品。半導體測試繼續朝著更短的測試時間前進,同時測試了更多的器件,目的是最大限度地降低測試成本。我們看到對更高速度和更多通道數下可能的最低功耗的更多需求,這對我們的工程師挑戰了工藝和設計的極限提出了挑戰。

我們專注於測試,並且知道質量對我們的設計,製造和支持流程的重要性。 ElevATE已通過ISO9001認證,並且是一個持續改進的組織。我們的產品需要經過嚴格的合格測試和表徵,然後才能在客戶板上找到它們的家–實際上,每個芯片在準備交付之前都可以經過3,000多次模擬測試。

我們提供多種定制產品的方式,以滿足客戶各種技術需求。如果您擁有最先進的技術,則需要世界上最好的測試電路來對其進行測試–請與我們聯繫,看看為什麼我們的經驗,世界一流的產品組合以及我們的團隊是業內最好的!

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