当毫米波和半导体测试相结合时，NI优势凸显

近日，在NIWEEK 2019之际，美国国家仪器公司(NI)全面展示了毫米波和半导体测试方案，NI半导体营销主管David Hall表示，模块化和平台化的产品设计可以确保用户资产和研发投入的弹性及可扩展性。

David表示，NI所关心的是半导体测试环节，包括量产测试、实验室特性分析和验证以及晶圆级参数测试。NI所擅长的，一方面是可以通过平台实现高度自动化，另外一方面则是在射频及软件定义平台上的差异化实现灵活创新。

从NIWEEK 2019的主题研讨会上我们也可以看到，NI请来了ADI、Qorvo及Butterfly为其站台，其中既包括了IDM公司，也包括了Fabless或者系统厂商。David也表示，NI测试方案适用于不同类型的芯片公司，“完全取决于公司是否对射频和收发器测试技术有独特要求。”David说道。

美国国家仪器公司半导体营销主管David Hall

STS深耕数年获回报

2014年，NI宣布推出半导体测试系统(STS)系列，基于 PXI 架构的 STS 自动化测试系统针对半导体生产测试环境的 PXI 模组，有助于降低RF和混合式信号装置的测试成本。

相较于传统的半导体自动化测试设备(ATE)， STS 先期使用者证实新系统有助于降低生产成本、提高产能，而且还可透过相同的硬体和软体工具同时执行特性测试与生产作业，从而快速设立资料关联并缩短上市时间。

不同于传统 ATE 的封闭式架构，STS 具有开放式的模组化架构，可协助工程师运用先进的 PXI仪器。这对RF和混合式信号测试而言尤其重要，因为传统ATE 的测试范围通常无法满足最新半导体技术的需求。

经过数年耕耘，目前重要的半导体大厂都已逐步导入STS。其中既包括ADI、On Semi、NXP、Qorvo、IDT等传统芯片公司，也包括高通、Cirrus Logic、Skyworks、Qorvo等通信芯片公司。

半导体测试系统(STS)

毫米波VST为STS系统提供更强竞争力

David表示，目前就5G发展的三个方向eMBB，URLLC和mMTC来说，eMMB短期是发展最快的。目前还只是集中在6GHz以下频段，但未来一定会转到毫米波应用。目前不只北美地区，韩国、日本等都在积极推进毫米波5G发展，其中很重要的一点就是毫米波适合高密度的大都市环境。“目前大家看到的步伐没有那么快，一个原因是因为5G毫米波频段大都是卫星通信频段，政府需要回收这些频段。”David说。

三大应用方向，图片来自Qorvo

在这一大前提下，工程师们面临着更加严峻的挑战，他们在加速产品进度的同时还需要应对尚未解决的新技术要求。正如Jabil副总裁兼无线首席技术官Jevin Loughran所说：“即使在第一批采用者宣称首发5G产品之后，仍有许多工作在等着他们。”

近日，NI宣布推出毫米波矢量信号收发仪（VST），这极大解决了5G毫米波RFIC收发器和功率放大器的测试挑战。NI的毫米波测试解决方案可以在研发实验室和大批量生产环境中解决这些挑战。该解决方案可以提供：

测量质量，以满足实验室严格的技术要求
一种架构，旨在满足毫米波芯片生产测试的特定需求
统一的软件体验，简化了测量和自动化

NI的解决方案采用毫米波VST，结合了射频信号发生器、射频信号分析仪和集成开关，频率高达44 GHz的1 GHz瞬时带宽 。除了实验室中现有的基于PXI的表征系统外，该仪器本身可以集成到NI半导体测试系统（STS）中，从而在大批量制造应用中进行部署。选择基于模块化PXI平台的测试仪可帮助采用STS的工程师将新的测量功能（如5G）快速集成到测试单元中，从而提高成本效益并降低推迟上市时间带来的风险 。

VST产品

NI总裁兼首席运营官Eric Starkloff表示，“在将5G技术推向市场的竞争中，传统的射频半导体测试方法正在努力实现5G设备的灵活性和成本预期值。毫米波VST是NI能够将我们行业领先的平台与客户的真知灼见相结合，以实现客户颠覆性创新的另一个例子。”

一个平台，多种方案

目前NI的毫米波技术除了应用在RFIC测试上，还应用在包括汽车ADAS、无线OTA测试等多重领域。

NI展示了一套5G空口验证测试方案，联合珠海博杰电子，进行毫米波OTA波束成形验证，测试时间只用了23秒，相比以往快了15倍，尺寸缩小了5倍，整体成本减少3倍。David解释道，NI利用了FPGA技术，实现了测量控制和马达控制的全同步，同时也利用了FPGA实现射频信号后端分析等功能，从而提高了整体测试效率。

而在车用毫米波测试领域，Warwick公司则采用了NI的毫米波方案，进行V2X的测试。相比现有产品，实现了40倍以上的测试效率提升。


上图显示了mmWave VST如何完善NI的RF测试硬件系列，通过单个系统满足信号链上每个测试点的需求。可满足5G设备各个信号测试点的需求使用已有的基带VST，直接探测5G IQ信号。然后使用IF VST测试在中频下运行的设备，比如IF收发仪和IF-RF波束成形器。连接到毫米波射频前端就意味着将前端模块(FEM)和波束成形器的RF端口连接起来。最终，如果是OTA测试，可在毫米波测试前端和RF舱内的测量天线之间路由信号。

合并与合作

近几年来，无论是半导体原厂还是半导体测试设备厂，都进行了一系列的整合并购。David对此表示：“对于芯片原厂来说，越来越多的并购之后，公司变得更加强大，这也会要求其内部寻求更多的资源集成，需要对测试流程实现自动化及标准化改造。”

而在谈到ATE大厂的整合时，David则表示，目前来看对于自动化测试来说，对技术创新的需求越来越高，同时市场相对小众，因此不允许有太小的公司进入，因此市场只能通过整合并购，加速自身的创新。

对于NI来说，创新是贯穿NI几十年来始终的DNA。但与此同时，借助NI平台，可以充分发挥广泛合作伙伴的创新，才是更重要的。

NI、东京电子、FormFactor和Reid-Ashman联合演示5G毫米波半导体晶圆探针测试解决方案正是典型代表，通过结合ATE产业链的各个环节供应商，为客户提供全方位的创新产品与服务。

同样在NIWEEK 2019上，半导体测试解决方案专业品牌蔚华科技，宣布与NI合作，未来将负责NI大中华区的STS经销。

这一系列操作，作为射频行业“老兵”但却是ATE行业的“新兵”NI来说，在射频与ATE结合的当下，一定会有越来越多的收获。