[分享]ATE自动测试系统之介绍 [复制链接]

ATE是自动化测试设备的英文缩写，是一种通过计算机控制进行器件、电路板和子系统等测试的设备。通过计算机编程取代人工劳动，自动化的完成测试序列。　　ATE在60年代早期始于快捷半导体（Fairchild）。 那时Fairchild生产门电路器件（如14管脚双列直插与非门IC）和简单的模拟集成电路器件（如6管脚双列直插运算放大器）。当时对于器件量产测试是一个很大的问题。 Fairchild开发了计算机控制的测试设备，如5000C用于简单模拟器件测试，Sentry 200用于简单门电路器件测试。两种机器都是由Fairchild自主开发的计算机FST2进行控制。FST2是一种简单的24位，10MHz计算机。　　70年代早期，器件开发由小规模集成电路过渡到中规模集成电路，又于80年代早期从大规模集成电路过渡到超大规模集成电路。对于器件制造商来说，这时计算机控制的测试系统已经成为主要的测试设备。Fairchild开发了Sentry 400, Sentry 600, Sentry 7, Sentry 8测试系统用于数字器件测试。　　80年代中期，门阵列器件开发成功，测试方面要求达到256管脚，速度高于40MHz。　　针对这一需求，Fairchild 试图开发Sentry 50，但是失败了。Fairchild将其ATE部门卖给斯伦贝谢，成为斯伦贝谢测试系统公司。Fairchild将测试系统卖给斯伦贝谢以后，许多专家离开了Fairchild加入Genrad，成立了Genrad西海岸系统公司。GR16 和 GR18数字测试系统由这里诞生了。这些新型的测试系统每个管脚有独立的测试资源，管脚数最多达144。不久这些工程师离开Ganrad成立了Trillium测试系统，并将其卖给LTX。之后这些工程师又离开了LTX，他们中的一些加入了科利登（Credence），其它人加入了其他的ATE公司。　　同一时期，泰瑞达的自动化测试设备在模拟测试和存储器测试方面占据统治地位。90年代早期Intel开发成功高速、高管脚数的单片处理器单元（MPU），随之而来的是高速高管脚数的ATE。多媒体器件的出现使ATE变得更复杂，需要同时具有数字电路、模拟电路和存储器电路的测试能力，SoC测试系统应运而生。 　　目前器件速度已经达到1.6GHz，管脚数达到1024，所有的电路都集成到单个芯片。因此出现了真正系统级芯片测试的需求。　　ATE可以由带一定内存深度的一组通道，一系列时序发生器及多个电源组成。这些资源是通过负载板把信号激励到芯片插座上的芯片管脚。 　　ATE可分为以下几种类型：　　*数字测试系统—— 共享资源测试系统，每个管脚有独立测试资源的测试系统。用来特性化测试集成电路的逻辑功能。如科利登的SC312和Quartet。　　*线性器件测试系统——用来测试线性集成电路的测试系统。　　*模拟测试系统——用来特性化测试集成电路的模拟功能。如科利登的ASL系列。　　*存储器测试系统 － DRAM 测试系统，闪存测试系统。这些类型的自动化测试设备用于验证内存芯片。如科利登的Personal Kalos和Kalos系列，Agilent 的Versatest系列， Advantest的T5593。　　*板测试系统 － 板测试是用来测试整块印制电路板，而不是针对单个集成电路。如泰瑞达的1800。　　*混合信号测试系统——这种类型的系统资源用来测试集成电路的模拟及数字功能。 如科利登的Quartet系列。　　*RF测试系统——用来测试射频集成电路的测试。如科利登的ASL 3000RF和SZ-Falcon。　　*SOC 测试系统——通常就是一个昂贵的混合信号集成电路测试系统，用来测试超大规模集成电路（VLSI）芯片；并且这种超大规模集成电路（VLSI）芯片的集成度比传统的混合信号芯片高得多。如科利登的Octet系列， Agilent的93000系列， Advantest的T6673。　　ATE开发是从简单器件、低管脚数、低速测试系统（10 MHz, 64 pins）到中等数量管脚、中速测试系统（40 MHz, 256 pins）到高管脚数、高速（超过100 MHz, 1024 pins）并最终过渡到现在的SoC测试系统（1024 pin, 超过400MHz，并具备模拟、存储器测试能力）。　　未来的测试系统测试速度将超过1.6GHz，时序精度在几百纳秒范围内，并将数字、模拟、存储器和RF测试能力集成于一台测试系统。　　这样一台测试系统的成本将非常高，因此需要使用一台或多台测试工作台进行并行的器件测试。为了降低测试成本，芯片中将加入自测试电路。同时基于减少测试系统成本的考虑，模块化的测试系统将取代通用的测试系统。

偶家可以针对不同客户的特殊需求，量身定做专门的测试系统。

建立一体化的生产测试解决方案的ATE自动测试系统，是电子通讯产业顺应市场批量生产和精益化生产的必然趋势；但在系统建设过程中经济效益分析也是我们必须考虑的问题。

生产测试业务做为企业核心业务流程，其业务流程的优化和完善对企业核心价值的强化是非常有益，我们就以下几个方面对自动测试系统整体经济效益进行分析。

1、 ATE自动测试系统成本效益

这个问题实际上要解决如何以最小的投入，发挥投资效益的最大化问题。这个问题应该从如何减少投资增加效益两个方面来考虑，通过对ATE自动测试系统实施前后的评估我们可得到以下结论::

A、 在测试项目不变的情况下，ATE自动测试系统测试时间压缩70%以上。

B、 在测试项目不变的情况下，ATE自动测试系统测试效率提升230%以上。

C、 在测试项目不变的情况下，ATE自动测试系统产能提升170%以上。

D、在测试项目不变的情况下，ATE自动测试系统设备利用律提升270%以上。

E、 在测试项目不变的情况下，ATE自动测试系统员工工作效率提升400%以上。

F、 在测试项目不变的情况下，ATE自动测试系统生产维修效率提升120%以上。

G、在测试项目不变的情况下，ATE自动测试系统测试效率提升230%以上。

H、 在测试项目不变的情况下，ATE自动测试系统固定资产投入减少81%以上。（以5个直放站测试工位为例，完成相同工作量，自动测试系统设备投入可节约150万以上）

2、 ATE自动测试系统管理效益

这个问题主要是考核ATE自动测试系统运行中的管理效益问题。从长远来看，发展ATE自动测试系统，对提高企业的生产管理效率、提升运营管理模式水平、提升产品质量、增强企业自我发展完善等都将具有重要的意义，主要体现在以下方面。

A、 降低仪器人为损坏风险，提升设备管理水平。

B、 仪器自动操作，数据自动采集汇总，报表自动生成，降低测试人员要求和劳动强度。

C、 提升测试故障覆盖率，降低预防质量成本。

D、减少人为环境因素影响，提高测试数据质量。

E、 数据实时采集保证了企业及时排障，提升企业管理有效性。

F、 测试数据全面性和有效性提升了企业自我完善产品质量能力。

G、增强过程数据采集能力，完善的权限管理功能，提升过程管理水平。

H、 完善质量管理决策的信息化支持，为全面支撑6Sigma管理提供数据基础。

3、 ATE自动测试系统服务效益

这个问题主要是通过企业对客户的服务，提高企业的竞争力，可以潜在地发挥经济效益。特别在目前市场环境下，企业服务是否有效，将直接关系到企业在国际和国内两个市场上竞争的能力。从这个意义上说，自动测试系统实施不仅体现着企业的形象和社会效益，也隐含着一定的经济效益，主要体现在以下方面。

A、 提高产品质量，提升客户满意度。

B、 增强企业核心能力，提高企业客户形象和竞争力。

无庸置疑，ATE生产自动测试系统做为企业管理手段的一场革命，不可避免地会对企业管理的各个层面产生深远的影响。它不仅顺应了在管理与服务中强调“投入、产出、成本、效益”的发展趋势，同时做为一种有效的管理手段，提高企业运行的有效性，达到既降低成本，又能保证产品服务高质量，在协助企业创造社会效益的同时，帮助企业在市场中顺利成长并实现利润的最大化。

ATE是自动化测试设备的英文缩写,是一种通过计算机控制进行器件、电路板和子系统等测试的设备。通过计算机编程取代人工劳动,自动化的完成测试序列。ATE在60年代早期始于快捷半导体（Fairchild）。经过多年的发展,已是全球半导体设备产业之中的重要组成部分。
提起半导体测试设备企业,科利登（credence）、泰瑞达（Teradyne）、爱德万测试（Advantest）、安捷伦（Agilent）等国外大公司是业内人士耳熟能详的。的确,近些年来,这些公司在半导体测试设备领域的不断推陈出新,引领着整个行业向前发展。他们是IC产业技术和工艺进步的助推器。
从市场角度来看,ATE市场之争,即是技术之争、服务之争、价格之争,也是面向未来的架构之争和潜在用户之争。而竞争必将促进技术的进步、服务水平的提升。
      1、ATE行业总是在一种循环波动中发展,回首05年,展望06年,我们已听到IC行业复苏的脚步声,请您谈一下ATE行业05年现状和06年行业的前景？
陈绪：我们所谈论的全球范围的ATE是一种情况,中国的ATE又是另一种情况。05年全球半导体行业处于一种疲软的状态,除了第二和第三季度,第四季度看上去好像是恢复一些状态,但是我无法确定这是不是真正意义上的一个复苏。06年的第一个季度是一个十分重要的参考,如果继续保持着这样一个上升的趋势,我相信2006年将会是不错的一年,但肯定不会好过2007年。从常规来看2007年的后半年将会是ATE行业很好的一年。ATE市场总是比半导体行业落后半年,2005年中国的ATE市场比起亚洲其他的ATE市场要好。中国本地ATE设备的要求并没有像其他地区那样随着全球的半导体产业起伏。
S. I. Wei： ATE产业是与IC产业的投资紧密联系的一个产业。IC产业的扩展意味着对ATE投资的增加。2005年是继2004年IC快速扩张之后的萧条的一年,但是近几年IC产业的增长及萧条的周期越来越短。我们在2005下半年就发现IC产业的萧条期只经历了半年,在2005年第三季就出现了拐点。所以对于ATE的投资也在2005年下半年开始出现了反弹。
刚才谈到增长和萧条的周期在缩短同时还应该指出的是增长和萧条转换的拐点何时出现的不确定性也在增加。我们在2004/2005年看到了萧条和增长期同时在一年中发生了,我们很难说2006不会出现相同的一年周期循环景气。但我们总体还是看好2006年的。
荒木雅雄：就中国市场来说,我们的客户不光是中国企业,其中还包括了很多很著名的半导体制造商,他们在中国设立了很多工厂。这些著名的半导体制造商目前是我们在中国做服务的主要对象。大概从02年左右开始,中国本土的企业也非常积极地参与到半导体行业中,从04年开始有一个非常大的发展。首先这是一个比较大的背景。今年、明年、后年再到08年有北京的奥运会,2010年有上海的世博会,就整个大环境来说,行业前景是很好的。从今年开始到明年再到后年,这段时间,半导体设计公司和封装测试企业可能会进行大规模投资,会是一个飞速成长的时期。
半导体芯片如果大分可以分为2大类,存储器类和非存储器类。,我们觉得中国的半导体企业特别是设计公司在非存储器这一类比较有机会。所以我们针对中国的市场,投入了很大的人力对非存储器这一类做技术支持。中国的半导体行业我们认为在今年和明年会有大的增长。这是因为,半导体的最终产品,比如消费类电子产品,里面应用的芯片基本上还是依赖进口,但在近期会被中国的企业生产出来的芯片所取代,所以我们认为,中国企业的发展机会还是很大的。

2、发展中国ATE产业,机遇在哪里？
陈绪：我认为应该从小型的低成本的ATE系统逐渐到中端的ATE系统直至高端的ATE系统。对于谈论中国ATE技术的发展还为时过早,但是在在中国启动一个ATE系统的总装配还是不错的,不过仍旧是一个初级的阶段（并不是一个真正发展阶段,因为技术环境还不够完备）
S. I. Wei：中国近几年由于政府的在政策方面的大力支持以及众多IC产业的巨头的积极参与使得IC产业在近5年内有了迅猛的发展。ATE是IC产业链发展中非常重要而不可或缺的一环,至于机遇来说可以分二个角度来看,一个角度是外商投资带来的机遇,另一个角度是国内企业发展带来的机遇。
  中长期而言中国IC产业必将如电子的整机产业一样成为全球的制造中心,因而将会有比较高端的ATE设备市场随着产品的升级而逐步在中国打开市场。
对于外商投资企业和与国际接轨的国内代加工后Foundry,短期而言会将中国的ATE需求快速的自原本低端的市场推移向中高端.相当数量的公司将生产基地移入中国以降低制造成本,增加竞争力。在此同时也因而培养了大量的本地人才。
而国内企业的发展会在外资企业和政府政策的推波助澜之下,使得先进技术的运用加快速度。他们在发展初期规模可能不是很大但随着他们产品的成熟和市场的开拓力度的加大,他们给ATE带来的机遇也是不容忽视的。
荒木雅雄：首先从地域上来讲的话,我们认为长江三角洲地区可能会是领导中国半导体产业的一个区域。
但是从产品上来讲的话,比如象家电类产品、消费类产品,它的直接成品主要集中在上海和深圳地区,这类产品我们认为机遇会比较大的。

3、贵公司进入中国市场后,取得的成就有目共睹,请您谈一下这些业绩是如何取得的？
陈绪：我们有低成本高性能的系统和出色的应用软件和服务来迎合中国ATE市场的要求。
S. I. Wei：Teradyne公司在中国IC产业发展的初期就进入了中国市场已经有20年的历史了,公司在中国这20年的发展是伴随着公司在中国的客户的成长一起成长的。现在公司已能为国内所有IC企业提供及时的软硬件服务,以支持在中国发展的IC企业。
荒木雅雄：在我们爱德万测试全球市场范围内,中国所占的份额目前还不到10%。所以我们在中国还谈不上取得了成果,但我们在世界范围内的市场上取得了比较大的成果。目前我们在中国还处于投资的阶段,不管人力还是物力都是在投资储备的阶段,中国是在整个世界范围内的一个环节。可以说在世界上,我们还是取得了比较可观的成就。我们在2004年的市场份额,在存储器方面占到将近70%,SOC是17%左右,同时在全球的总体占有率为37.4%,处于世界第一。我们在市场的整个销售额是约2400亿日元,大概是20多亿美元。这个销售额是指从04年的4月到05年的3月这段时间里的。我们05年的销售额可能和04年基本持平,也会在2400亿日元左右。
我们认为半导体行业在06年会有稳定的增长。最关键的是,现在半导体行业的芯片可以说是“日新月异”,我们只能针对客户最先进的芯片,及时、低成本地推出解决方案,所以能取得比较好的成绩并获利。为了实现这些,我们在研究开发上也投入了很大的资金和人力,研发资金要占到我们销售总额的11%-12%左右。
我们不光是销售测试仪,包括机器手、接口等产品,我们还提供了ATE行业里包括很多周边的一整套解决方案。我们为客户提供了非常好的服务,并且非常注重技术服务,在这方面我们投入了很大的人力,我想,这是我们取得成功的主要因素。

4、在过去的几年里,ATE行业的几家有名公司通过收购,走上了快速发展之路,请谈一下贵公司的策略？
陈绪：科利登一直在寻找提供给客户和潜在客户低成本测试解决方案的机会。 在此基础上,科利登在过去的几年里收购了几个公司,诸如IMS系统（验证系统）、TMT（低成本混合信号器件测试系统）SZ（汽车行业的模拟测试系统）、Optonics（FA系统）和NPTest（高端SOC测试系统）。经过这些整合,科利登已经成长为一个行业内提供完整的“从设计到批量测试解决方案”的产品线的公司,同时提倡以科利登的组合科技降低成本的解决方案。
S. I. Wei：公司自1960年创立至今,始终一贯地坚持在测试的相关领域中专注地发展,提供最先进有效率的平台,软件和最佳的服务平台与客户一起成长。
收购和不断的自行研发产品进入各个测试领域,推升公司的成长是公司一贯的策略和选项。
荒木雅雄：我们公司目前没有通过收购的方式来实现快速扩张发展,而是及时地针对市场需求推出适当的产品,同时通过低成本的整体的解决方案来满足客户需求、满足市场需求,实现公司的快速发展。

5、您的经历是ATE行业成长的见证人,请谈一下您难忘的工作经历？
陈绪：ATE行业的确是个令人兴奋的行业,从技术的角度来看,ATE技术是所有技术的一个综合,诸如高速数字,模拟混合信号和RF等。
对ATE供应商来说应用软件和服务也是十分重要的。
ATE的发展是跟随着半导体器件工艺的发展,而半导体器件工艺的发展又是跟着半导体代工厂工艺的发展
在60年代时ATE最初来自仙童半导体（Fairchild）。在70年代末之前,仙童半导体（Fairchild）掌握着全球范围70％的ATE市场。CMOS技术开始起步,高管脚数门阵列器件的时代到来,仙童半导体（Fairchild）在开发ATE数字系统上失败了,**的爱德万和Ando占据了ATE市场,从此ATE市场成为一个广泛的市场,许多ATE公司出现了,如GanRad, LTX, Aglient等等,泰瑞达从模拟测试供应商成长成为数字测试和存储测试供应商。
目前,科利登是世界上唯一一家为半导体行业提供“低成本,从设计到大量测试”的解决方案的ATE设备供应商。
S. I. Wei：我在IC,电子及ATE业的26个年头里经历了多个景气循环,眼见IC业的IDM公司在欧美的兴起,接着**的崛起,韩国DRAM的兴起直至无晶圆设计公司和晶圆,封装测试代工垂直分工产业的兴起而改变了IC产业生态世界性的重大转变,本人有幸参与和共享成长的辛酸苦辣。在90年代初期的代工模式的形成到进入21世纪这几年的特大循环考验,是最为刻骨铭心。我内心希望在未来的中国IC之路能借助过往的经验和模式开创出更为宽广的道路而稍有贡献一二。
荒木雅雄：半导体行业的发展是有波浪性的,所以 我们这个ATE行业发展也是有波浪性的,也有非常紧急、非常不好的时候,我们公司曾经有过2次进行裁员。我们的客户都是世界上很著名的一些大公司,如果我们不能迅速地满足客户的一些需求的话,我们就会很被动。所以说不光是有好的时光。如果说是有一些快乐的经历,那就是拿下一些大的项目的时候,这时我会觉得非常高兴,这样就要花上2年或者更长的时间来做这个项目。
我在这个行业做了30多年,2004年5月份上任爱德万中国区总经理,之前我在总公司工作了半年多,再之前是在爱德万的台湾地区的公司工作,做了5年零7个月。我喜欢自己的工作,也热爱这个行业,做起来很有乐趣。

  陈绪
2001年1月加入美国科利登系统有限公司并担任中国区总经理,负责中国地区市场开发及公司营运。之前,他曾是美国加州圣荷西QTS公司和台湾新竹ECTS公司的副总裁,在这之前,他曾担任斯伦贝谢公司（Schlumberger）和Ando.公司的地区和全美销售经理。早在1978年至1983年,他就已经在美国加州圣荷西(San Jose）担任早期的测试系统设计工程的主管。陈绪持有美国斯旦福大学商务管理硕士（MBA）学位、加州大学电子工程硕士学位和台湾成功大学的电子工程学士学位。
S. I. Wei
  中国区半导体现场测试总经理。之前任台湾三洋有限公司电视设备工程师;台湾三洋有限公司-数字电视研发工程师;台湾数字有限公司PC机工程师;德州仪器公司专用集成电路设计工程师、设计经理、部门经理;泰瑞达公司(台湾)区域销售经理;泰瑞达公司(台湾)总经理。
荒木雅雄：
1973年加入**武田理研（现爱德万测试公司）,常年从事财务以及研发事务管理工作。1997年12月至2003年7月在台湾地区爱德万测试工作,2004年5月上任爱德万测试中国区总经理。现在同时兼任**爱德万测试总公司的执行董事。