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ATE的基本概念
ATE是Automatic Test Equipment的縮寫，翻譯過來也就是自動化測試設(shè)備。在所有電子元器件的生產(chǎn)制造流程里面，都存在去偽存真的需要。為了實現(xiàn)去偽存真的過程，就需要各種測試設(shè)備，ATE就是這樣的設(shè)備。
ATE是一種由高性能計算機控制的測試儀器的集合體，是由測試儀和計算機組合而成的測試系統(tǒng)，計算機通過運行測試程序的指令來控制測試硬件。
ATE測試系統(tǒng)最基本的要求，是可以快速且可靠地重復一致的測試結(jié)果，即速度、可靠性和穩(wěn)定性。為保持正確性和一致性，ATE測試設(shè)備需要進行定期校準，用以保證信號源和測量單元的精度。
ATE機臺通過計算機編程取代人工勞動，自動化地完成測試序列。ATE的應(yīng)用場合涵蓋集成電路整個產(chǎn)業(yè)鏈，主要包括了芯片的設(shè)計驗證、晶圓制造相關(guān)的測試以及封裝完成后的成品測試。
ATE機臺的內(nèi)部資源
ATE機臺內(nèi)部通常包含電源板卡、數(shù)字板卡、模擬板卡、支持板卡共4種類型的資源。
電源板卡主要用來給待測芯片(device under test，簡稱DUT) 供電，同時還可以針對某個電源域進行Power Short測試、漏電流測試等。
數(shù)字板卡主要用來實現(xiàn)芯片數(shù)字電路部分的測試，包括DC參數(shù)測試和基于DFT的功能測試等。
模擬板卡主要用來實現(xiàn)芯片模擬電路部分的測試，包括模擬參數(shù)測試，例如上升時間、延遲時間、電壓過沖等。
支持板卡包括一些電源轉(zhuǎn)換電路以及內(nèi)部校準使用的電路等，主要用來給其他類型的板卡供電并支持其實現(xiàn)內(nèi)部校準功能。
數(shù)字板卡和電源板卡是ATE機臺使用最多的兩種資源。數(shù)字I/O通道（數(shù)字板卡內(nèi)部的資源）承擔了相對復雜的工作，可以抓取功能測試向量詳細的失效位置。DC電源看起來比較簡單，但在實際的大功耗芯片測試中，電源起到非常重要的作用。因為它決定了測試質(zhì)量，最終測試的良率也與電源的實際性能息息相關(guān)。
對于復雜的供電問題，利用模塊化的供電策略可以降低多相位復雜供電的困擾。通過靈活地分配ATE機臺的測試資源，將電源拆解成一個個小的電源模塊，任意組合成小的單元模塊給芯片不同的電源域供電，同時還可以利用冗余的電源模塊來幫助已經(jīng)預設(shè)好的模塊降低供電壓力。
例如一個需要30A的VDD引腳，如果ATE機臺每個電源通道支持5A的輸出能力，可以組合6個這樣的單元來供電，同時利用冗余的供電單元與前面的6個單元組合在一起降低供電壓力。此外還可以利用軟件編程的方式設(shè)定上電次序、軟啟動等，從而降低外圍供電電路的復雜度。
ATE機臺分類?
ATE機臺主要分為數(shù)字電路測試系統(tǒng)、模擬電路測試系統(tǒng)、存儲器測試系統(tǒng)以及混合信號電路測試系統(tǒng)四大類。
其中數(shù)字電路測試系統(tǒng)主要用來測試數(shù)字邏輯芯片，例如CPU、GPU、AI芯片等，代表機臺有93K/Ultra-FLEX等。
模擬電路測試系統(tǒng)主要用來測試模擬芯片，例如電源管理芯片和信號鏈芯片等，代表機臺有ETS364/ETS88等。
存儲器測試系統(tǒng)主要用來測試存儲器芯片，例如DRAM、SRAM、NOR Flash和NAND Flash芯片等，代表機臺有T2000/T58xx等。
混合信號電路測試系統(tǒng)主要用來測試混合信號芯片，例如MCU芯片、ADC和DAC等信號轉(zhuǎn)換芯片，代表機臺有J750/I-FLEX/S200等。
ATE機臺供應(yīng)商?
全球前兩大ATE機臺供應(yīng)商分別是美國的泰瑞達和日本的愛德萬，兩家企業(yè)全球市場占有率加起來超過80%。尤其是在高端芯片領(lǐng)域，兩家企業(yè)市場占有率更是超過90%，處于壟斷地位。
如下圖所示，杰哥列舉了前兩大ATE機臺供應(yīng)商的代表產(chǎn)品?？梢钥闯?，兩家企業(yè)在邏輯芯片和混合芯片領(lǐng)域都各有千秋。但是在模擬芯片領(lǐng)域，泰瑞達處于絕對優(yōu)勢地位；在存儲器芯片領(lǐng)域，愛德萬又處于絕對優(yōu)勢地位。
國內(nèi)主要的ATE廠商包括華峰測控、長川科技、興森科技以及勝達克等。這些企業(yè)經(jīng)過多年的研發(fā)和積累，已經(jīng)逐步取得了一些突破。尤其是在中低端ATE機臺領(lǐng)域，國內(nèi)市場占有率已經(jīng)接近20%。
華峰測控的主力產(chǎn)品STS系列主要對標泰瑞達的ETS系列，一般用于電源管理芯片、模擬開關(guān)等信號鏈類模擬芯片的測試，預計2024年擁有年產(chǎn)200臺SOC測試機的能力。
長川科技的主力產(chǎn)品CTT系列也是對標泰瑞達的ETS系列，CTT系列先后經(jīng)歷了CTT3600、CTT3280 和CTT3320，可分別實現(xiàn)4 工位、8 工位和32 工位測試。近年來長川科技的數(shù)字測試機D9000已經(jīng)研發(fā)成功并等待批量出貨。
聯(lián)動科技的主力產(chǎn)品包含QT9000、QT8000以及QT7000系列，分別針對大規(guī)模集成電路、數(shù)模混合信號芯片以及模擬芯片。QT6000和QT4000系列分別針對半導體分立器件。聯(lián)動科技是國內(nèi)ATE機臺廠商中產(chǎn)品線最全的，涵蓋了從高端到中低端的全套解決方案。
勝達克的主力產(chǎn)品包含S200系列和SR20系列。其中S200對標泰瑞達的J750系列，主要用來測試混合信號芯片或者一些低端的處理器芯片。SR20系列主要針對射頻芯片，可以測試從直流（0Hz）到87GHz射頻信號的獨特射頻自動化測試設(shè)備（ATE），包括測試從LTE、WiFi、藍牙到毫米波雷達等不同的應(yīng)用。
ATE機臺的配套軟件
我們以全球前兩大ATE供應(yīng)商的主流機臺為例，來介紹下ATE機臺配套的軟件。
J750系列是全球裝機量最多的ATE機臺，主要應(yīng)用于混合信號芯片以及低頻數(shù)字邏輯芯片的測試。J750配套的軟件叫IG-XL，是一款基于微軟Excel框架開發(fā)的編程軟件，運行在Windows環(huán)境下，使用的編程語言是Excel VBA。
杰哥之前在外企做MCU芯片的時候，用過5年多的J750，對IG-XL非常熟。這個軟件最大的優(yōu)勢是容易上手，即便沒有任何編程語言基礎(chǔ)也能很快入門。比較適合作為編程小白轉(zhuǎn)行做ATE測試的第一款軟件來學習。
IG-XL最大的缺點是穩(wěn)定性差，尤其是在工程師開發(fā)調(diào)試的過程中，Excel軟件崩掉導致程序卡死的情況經(jīng)常出現(xiàn)。杰哥剛開始用IG-XL調(diào)試程序的時候就被坑過。那時候還沒養(yǎng)成修改完程序就保存的習慣，結(jié)果由于程序卡死導致調(diào)試了一下午的代碼沒保存，浪費了不少時間！
Ultra-FLEX機臺是泰瑞達面對高端芯片量產(chǎn)測試退出的解決方案，全球裝機量超過2000臺。蘋果公司是Ultraflex最大的客戶，基本上所有的iphone手機CPU芯片都是在ultraflex上測試的。
Ultraflex配套的軟件也是IG-XL，與J750相比只是不同的版本。軟件框架和編程語言都是一樣的。由于機臺硬件資源不同，兩種版本的IG-XL軟件在庫函數(shù)和測試模板上區(qū)別較大，Ultraflex對應(yīng)的IG-XL軟件功能要更強大一些。
93K是全球裝機量最多的高端ATE機臺，主要應(yīng)用于數(shù)字邏輯芯片的測試。93K的配套軟件叫Smartest，是一款運行中Linux操作系統(tǒng)下的編程軟件，使用的編程需要是C/C++。
杰哥跳槽到AI芯片公司后用過兩年時間的93K，后來由于業(yè)務(wù)需要公司又轉(zhuǎn)到Ultraflex上了。但是從個人角度看，杰哥其實更喜歡用93K以及對應(yīng)的smartest軟件。首先，smartest軟件運行在Linux系統(tǒng)上，所以它的穩(wěn)定性非常好，很少出現(xiàn)卡死的問題。其次，smartest流程圖樣式的測試flow看起來非常清楚明了，尤其是當測試程序有較多分支的時候，這個優(yōu)勢就顯現(xiàn)出來了。
杰哥認為Smartest軟件唯一的缺點就是上手比較難，學習成本會高一些。Linux操作系統(tǒng)需要按照指令操作，對于新手來說需要較長的時間學習和熟悉。
