您可曾想過，測(cè)量芯片的精度對(duì)于測(cè)試臺(tái)的測(cè)量工程師來說意味著什么？

當(dāng)我們還是一名學(xué)生時(shí)，恪守的原則是，測(cè)量系統(tǒng)的精度至少需要比設(shè)備本身高出10倍。這在如今仍是一個(gè)挑戰(zhàn)。

如何通過我們可能從未考慮過的測(cè)試臺(tái)提升水平？

ADI 工程測(cè)量團(tuán)隊(duì)的成員們?cè)谶@里為您提供了一些相關(guān)的專業(yè)見解。

多年來，"更上一層樓"一直隱含在 ADI 公司戰(zhàn)略中，如今，這一戰(zhàn)略越來越越清晰。曾經(jīng)我們僅提供分立器件和數(shù)據(jù)手冊(cè)，如今我們的新理念是參與并理解我們要為客戶解決的問題的全部。作為新理念的一部分，ADI 的測(cè)量工程已超越傳統(tǒng)的僅測(cè)試 IC 的方法，轉(zhuǎn)而測(cè)試解決方案，包括軟件、封裝中的信號(hào)鏈系統(tǒng)、微型模塊和其他元件。這種方法將確保我們開發(fā)的解決方案能為客戶創(chuàng)造重大價(jià)值。

在 ADI 內(nèi)部，測(cè)量工程團(tuán)隊(duì)有時(shí)被視為開發(fā)硬件和軟件以推出產(chǎn)品的人員。然而，由測(cè)試和評(píng)估工程組成的測(cè)量部門是 ADI 當(dāng)前最具挑戰(zhàn)性的工程專業(yè)之一。測(cè)量工程師是支撐公司與客戶關(guān)系的基礎(chǔ)人員。他們是您在查看保證最大和最小器件規(guī)格、典型性能、最大額定值和穩(wěn)健性時(shí)所信任的人。隨著設(shè)計(jì)性能不斷提高，我們依賴測(cè)量工程師的經(jīng)驗(yàn)來跟上性能各方面（速度、噪聲、功耗或新集成特性）改進(jìn)的步伐。

測(cè)量專業(yè)由測(cè)試和評(píng)估工程組成，面對(duì)的挑戰(zhàn)包括突破性性能、按時(shí)交付和不斷提高的質(zhì)量要求。不久之前，我們處理的是 10 位或 12 位精度的簡(jiǎn)單單功能 IC（轉(zhuǎn)換器）。如今，20 位 SAR 轉(zhuǎn)換器、20 位 DAC 轉(zhuǎn)換器和 32 位 Σ-Δ 轉(zhuǎn)換器展示了過去數(shù)年來，隨著 IC 技術(shù)的發(fā)展，測(cè)量挑戰(zhàn)如何改變。為了闡明改變的程度，我們將考察低功耗 Σ-Δ 產(chǎn)品的演變，以幫助說明所實(shí)現(xiàn)的信號(hào)鏈集成的完整性，并突出強(qiáng)調(diào)這給我們測(cè)量能力帶來的需求和進(jìn)步。

我們現(xiàn)在希望讓 SiP（系統(tǒng)化封裝）、微型模塊和模塊更上一層樓，客戶將再次向我們提出新的測(cè)量挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)將迫使我們改進(jìn)測(cè)量方法并開發(fā)新穎的測(cè)試和測(cè)量解決方案。SiP 利用復(fù)雜的核心技術(shù)，將無源和有源器件集成在一起（有時(shí)還集成中央處理單元以執(zhí)行配置和控制），從而達(dá)到前所未有的系統(tǒng)集成水平。這種集成度引入了越來越多的功能、嵌入式特性組合、高級(jí)封裝、內(nèi)部節(jié)點(diǎn)訪問問題、嵌入式軟件、系統(tǒng)級(jí)校準(zhǔn)等等。這些解決方案簡(jiǎn)化了復(fù)雜轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品的使用體驗(yàn)，其復(fù)雜性問題以及設(shè)計(jì)和測(cè)量障礙在ADI 內(nèi)部得到處理和解決。

過去，現(xiàn)在

最新測(cè)試和測(cè)量挑戰(zhàn)的一個(gè)典型例子就是我們低功耗 Σ-Δ 系列產(chǎn)品的進(jìn)步。為了展示所取得的進(jìn)步，圖 1 突出說明了這樣一個(gè)事實(shí)：我們系統(tǒng)化芯片的水平現(xiàn)在已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于前幾代轉(zhuǎn)換器。該產(chǎn)品系列中的最新產(chǎn)品是一款適合高精度測(cè)量應(yīng)用的低功耗、低噪聲、全集成式模擬前端。該產(chǎn)品的信號(hào)鏈集成度要求 24 位 Σ-Δ ADC 領(lǐng)域、基準(zhǔn)電壓源性能和精度方面、通道序列化和時(shí)序方面、數(shù)字特性和功能方面及振蕩器性能方面的測(cè)量經(jīng)驗(yàn)。作為比較，圖 1 還顯示了一款先前的典型 16 位器件，其在當(dāng)時(shí)被認(rèn)為具有突破性的性能。相關(guān)挑戰(zhàn)已經(jīng)解決，今天的技術(shù)已經(jīng)提高了好幾個(gè)數(shù)量級(jí)。除非技術(shù)進(jìn)步與我們的測(cè)試和測(cè)量能力相匹配，否則我們將無法保持行業(yè)技術(shù)領(lǐng)先地位。

圖1. 集成的演變；性能進(jìn)步驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新

深入了解轉(zhuǎn)換器架構(gòu)、混合信號(hào)測(cè)試電路設(shè)計(jì)中的專業(yè)知識(shí)、PCB布局技術(shù)以及測(cè)量軟件，可以讓我們從這些高集成度轉(zhuǎn)換器中獲得最佳性能。這有利于SiP/模塊的發(fā)展，使我們的經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌虮挥脕斫鉀Q更多的客戶設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)并縮短開發(fā)時(shí)間。

現(xiàn)在，未來

當(dāng)我們向前邁進(jìn)，著手解決客戶未來的問題時(shí)，我們的工具箱充滿了豐富的產(chǎn)品和測(cè)量專業(yè)知識(shí)。縱觀 ADI 歷史，我們不斷在實(shí)際信號(hào)處理方面取得突破，并持續(xù)通過片內(nèi)集成擴(kuò)展我們的核心技術(shù)。近年來，我們已經(jīng)開始涉足DSP、RF和MEMS領(lǐng)域，并在物聯(lián)網(wǎng)等新興領(lǐng)域開辟新天地。

ADI 收購(gòu)凌力爾特則是更進(jìn)一步的舉措，整合了我們強(qiáng)大的產(chǎn)品組合，并增加了業(yè)界領(lǐng)先的高性能模擬和電源解決方案。這鞏固了我們整合這些技術(shù)的定位，通過真正展現(xiàn)我們能力的解決方案來影響客戶。

圖 2 顯示了我們?cè)跈M向和縱向上積累技術(shù)的進(jìn)展情況，我們現(xiàn)在將這些構(gòu)建模塊用在 SiP/模塊開發(fā)中以提供超越芯片的解決方案。測(cè)量工程師通過整合我們?cè)谶@些核心技術(shù)方面的專業(yè)知識(shí)來支持這一目標(biāo)。

圖2. SiP/模塊開發(fā)利用了我們的核心技術(shù)

為什么 ADI 認(rèn)為這是必要的呢？從與客戶的接觸中，我們知道他們也在發(fā)展，客戶也在更上一層樓。版圖正在改變，您的混合信號(hào)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可能更小，您可能有其他方面的關(guān)注和專業(yè)知識(shí)，并且您正在尋求縮短設(shè)計(jì)周期和上市時(shí)間的辦法。通過提供完整信號(hào)鏈，ADI 可以幫助您擺脫這些設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，而這需要有效測(cè)量解決方案作為支撐。

模塊解決方案原型開發(fā)

通過盡早與客戶開展合作，測(cè)量工程師可以利用我們的硬件專業(yè)技術(shù)為開發(fā) SiP/模塊設(shè)計(jì)原型。我們可以對(duì)新穎的構(gòu)想進(jìn)行概念驗(yàn)證，并且快速調(diào)試和評(píng)估，在必要時(shí)迭代原理圖和布局以實(shí)現(xiàn)最佳性能。我們可以開展任務(wù)測(cè)試，評(píng)估客戶的傳感器，在特定應(yīng)用情形中測(cè)試整個(gè)系統(tǒng)，并分析數(shù)據(jù)以確保所有要求都得到滿足，然后才開發(fā)最終 SiP 或模塊。

圖3. 模塊測(cè)試原型

利用這些原型，我們還能開發(fā)ATE解決方案，從而攻克系統(tǒng)級(jí)設(shè)備可能提出的新測(cè)試挑戰(zhàn)，例如封裝尺寸、測(cè)試節(jié)點(diǎn)接入點(diǎn)或固件接口。

借助我們對(duì)構(gòu)成這些產(chǎn)品的模塊核心技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)，我們可以運(yùn)用我們的器件級(jí)訣竅讓這些器件實(shí)現(xiàn)最佳性能，甚至將系統(tǒng)級(jí)性能提升到新的水平。通過原型，我們可以輕松與基準(zhǔn)激勵(lì)信號(hào)和測(cè)量?jī)x器接口，并評(píng)估生產(chǎn)測(cè)試需要接入哪些測(cè)試節(jié)點(diǎn)。此原型可以讓我們和客戶開始驗(yàn)證整個(gè)系統(tǒng)信號(hào)路徑的系統(tǒng)級(jí)校準(zhǔn)。

圖4. 用于模塊測(cè)試的原型板示例

隨著 SiP/模塊的發(fā)展，需要處理器來完成配置、控制和算法處理，為了化繁為簡(jiǎn)，消除客戶負(fù)擔(dān)，可能需要開發(fā)固件。這可以隨著原型開始并演進(jìn)。通過開發(fā)和測(cè)試固件，測(cè)量工程師將其故障排除思維模式用于檢測(cè)錯(cuò)誤，并預(yù)測(cè)可能引發(fā)問題的情況。這可以反饋到系統(tǒng)設(shè)計(jì)中并實(shí)現(xiàn)進(jìn)步。此原型可用來向客戶展示構(gòu)想，激發(fā)反饋，進(jìn)而也能決定模塊的發(fā)展方向。這樣，客戶便可從早期影響解決方案。

結(jié)語

多年來，隨著核心技術(shù)的復(fù)雜性和集成度持續(xù)增長(zhǎng)，ADI 測(cè)量團(tuán)隊(duì)的能力也在提高。我們現(xiàn)在測(cè)試的遠(yuǎn)不止是核心轉(zhuǎn)換器，芯片集成度的提高反過來又促進(jìn)了測(cè)量技術(shù)和技巧的進(jìn)步。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)測(cè)試中的測(cè)量解決方案隨著技術(shù)發(fā)展而進(jìn)步。結(jié)合我們?cè)诤诵霓D(zhuǎn)換器、傳感器、放大器、基準(zhǔn)電壓源、電源和數(shù)字電路方面的測(cè)量專業(yè)技術(shù)，我們得以超越一切可能。

展望未來，隨著多芯片 SiP、模塊和微型模塊的不斷發(fā)展，ADI 將繼續(xù)勇攀高峰。這些模塊讓技術(shù)更上一層樓，給測(cè)量工程帶來新的挑戰(zhàn)，但也減輕了我們客戶的工程負(fù)擔(dān)。簡(jiǎn)化客戶的應(yīng)用開發(fā)工作是 ADI 技術(shù)的中心任務(wù)。我們已經(jīng)擴(kuò)大并將繼續(xù)擴(kuò)大測(cè)量技術(shù)力量，以充分利用我們的專業(yè)知識(shí)來支持這些新技術(shù)。無論是通過原型 PCB 設(shè)計(jì)、任務(wù)測(cè)試、固件開發(fā)還是原型演示，ADI 的測(cè)量工程師都是這些產(chǎn)品成功的關(guān)鍵。

隨著我們技術(shù)產(chǎn)品的進(jìn)步速度加快，ADI 測(cè)量團(tuán)隊(duì)將領(lǐng)先一步，確保世界一流的測(cè)量與世界領(lǐng)先的技術(shù)相伴而行。