作者：Richard Houlihan， Naveen Dhull ， and Padraig Fitzgerald

先進的數字處理器 IC 需要單獨的直流參數和高速數字自動測試設備 （ATE） 通道才能保證質量。這帶來了巨大的成本和物流挑戰。本文介紹ADGM1001 SPDT MEMS開關如何促進直流參數和高速數字測試的單次插入測試，從而降低測試成本并簡化數字/RF片上系統（SoC）測試的物流。

自動應用電子產品測試挑戰

半導體市場正在不斷發展，為5G調制解調器IC、圖形IC和中央處理IC等先進處理器提供更高速、更高密度的芯片間通信。在日益增加的復雜性和對更高吞吐量的需求中確保質量是當今ATE設計人員面臨的終極挑戰。一個關鍵方面是發射器（Tx）/接收器（Rx）通道數量的增加，這需要高速數字和直流參數測試。這些 挑戰 正在 推動 半導體 測試 的 復雜 性， 不 解決 這些 挑戰 會導致 測試 時間 增加、 負載 板 復雜 性 增加 以及 測試 吞吐量 降低。反過來，這將增加運營費用 （OPEX） 并降低現代 ATE 環境中的生產力。

為了解決這些ATE挑戰，需要一種在直流和高頻下工作的開關。ADGM1001可以傳遞真正的0 Hz直流信號和高達64 Gbps的高速信號。這可實現高效的單次測試平臺（一次插入），該平臺可配置為測試直流參數和高速數字通信標準，如 PCIe Gen 4/5/6、PAM4 和 USB 4。

圖2.32 Gbps 的 ADGM1001 眼圖（RF1 到 RFC 帶參考跡線，模式使用 PRBS 215-1）。

如何測試HSIO引腳？

在大批量制造環境中測試高速輸入輸出 （HSIO） 接口是一項挑戰。驗證 HSIO 接口 的 常見 方法 是 實現 高速 環 回 測試 架構。這將高速和直流測試路徑整合到一個配置中。

為了執行高速環回測試，通常偽隨機位序列（PRBS）從發射器高速發送，并在負載板或測試板上環回后在接收器端接收，如圖3（左側）所示。在接收器端，分析序列以計算誤碼率（BER）。

直流參數測試，如連續性和泄漏測試，在I/O引腳上執行，以確保器件功能正常。為了執行這些測試，需要將引腳直接連接到直流儀器，其中施加電流并測量電壓以測試故障。

為了在DUT I/O上執行高速環回測試和直流參數測試，有幾種方法可用于測試數字SoC;例如，使用MEMS開關或繼電器，或使用兩種不同類型的負載板，一種用于高速測試，另一種用于直流測試，這需要兩次插入。

使用繼電器執行高速測試和直流參數測試變得具有挑戰性，因為大多數繼電器的工作頻率不會超過8 GHz，因此用戶必須在信號速度和測試覆蓋范圍方面做出妥協。此外，繼電器尺寸大，PCB面積大，影響解決方案尺寸。可靠性始終是繼電器關注的問題，因為它們通常只能持續 1000 萬次開關周期，這限制了系統正常運行時間和負載板壽命。

圖3顯示了執行高速環回測試和直流參數測試的雙插入測試方法。在圖3中，左側顯示了高速數字環回測試設置，其中DUT的發射器通過耦合電容連接回接收器。圖3右側是直流參數測試設置，其中DUT引腳直接連接到ATE測試儀進行參數測試。到目前為止，由于組件的限制，還不可能在同一負載板上同時具有高速環回和直流測試功能。

圖3.雙插入測試方法圖示。

與兩次測試插入相關的挑戰

管理兩組硬件：用戶必須維護和管理直流和環回測試所需的兩組負載板。這大大增加了開銷，尤其是在測試大量零件時。

更高的測試時間和更高的測試成本：兩次測試插入意味著每個 DUT 必須測試兩次，因此每次測試期間的索引時間將加倍，這最終會增加測試成本并顯著影響測試吞吐量。

測試時間優化：當涉及兩組硬件時，無法優化測試時間。如果零件在第二次插入失敗，將產生更多成本。第一次插入將浪費測試儀的時間。

更容易出現人為錯誤：由于每個 DUT 都經過兩次測試，因此人為錯誤的風險增加了一倍。

解決方案設置× 2： 兩次測試插入方法涉及兩組硬件，這使硬件設置時間加倍。

物流開銷：這兩個測試插入需要更多的組件移動。它 需要 在 測試 系統 之間 以及 可能 在 測試 室 之間 移動 組 件， 這 給 規劃 和 后勤 帶來 挑戰。

ADI公司的直流至34 GHz開關技術如何以優異的密度解決雙插入問題

ADI公司的34 GHz MEMS開關技術提供高速數字和直流測試功能，采用5 mm×4 mm×0.9 mm LGA小型封裝，密度高，如圖4所示。為了執行高速數字測試，來自發射器的高速信號通過開關并路由回接收器，解碼后分析BER。對于參數直流測試，開關將引腳連接到直流ATE測試儀，在那里執行參數測試，如連續性和泄漏測試，以確保器件功能。在參數直流測試期間，MEMS開關還提供與ATE進行高頻通信的選項，這是某些應用所必需的。

圖4.ADGM1001支持高速數字和直流測試（僅突出顯示P通道）。

圖5所示為高速數字測試解決方案，比較繼電器和ADGM1001 MEMS開關的使用。MEMS開關提供的解決方案比繼電器解決方案小近50%，因為ADGM1001采用5 ×4 ×0.9 mm LGA封裝，比典型繼電器小20×。PCIe Gen 4/5、PAM4、USB 4 和 SerDes 等高頻標準驅動多個發射器和接收器通道，這需要強烈的 PCB 致密化，而不會出現任何布局復雜性，以減輕通道間的差異。為了滿足這些不斷發展的高頻標準的需求，MEMS開關在數字SoC測試的負載板設計中提供了高度的致密化和增強的功能。

圖5.比較繼電器與ADGM1001提供的環回解決方案。

繼電器通常很大，高頻性能有限。他們努力支持更高頻率的標準，如 PCIe Gen 4/5、PAM4、USB 4 和具有增強致密化的 SerDes。大多數繼電器的工作頻率不會超過8 GHz，它們在高頻下的插入損耗很差，會影響信號完整性并限制測試覆蓋范圍。

ADGM1001簡介

ADGM1001 SPDT MEMS開關提供從直流到34 GHz的同類領先性能。 由于該技術具有超低寄生效應和寬帶寬，該開關對高達 64 Gbps 的信號影響最小，并提供最小的通道偏斜、抖動和傳播延遲，從而實現高保真數據傳輸。它在 34 GHz 時提供 1.5 dB 的低插入損耗和低 R上通常為 3 Ω。它具有 69 dBm 的出色線性度，可處理 33 dBm 的高射頻功率。它采用小型 5 mm × 4 mm × 0.95 mm 塑料 SMD 封裝，具有 3.3 V 電源和簡單的低壓控制接口。所有這些特性使ADGM1001成為ATE應用的理想選擇，可在單次測試插入中實現高速數字和直流參數測試功能，如圖4所示。

圖6.ADGM1001射頻性能。

ADGM1001易于使用。可以通過應用 V 來操作DD3.3 V 至引腳 23。然而，VDD工作電壓范圍為3.0 V至3.6 V。然后可以通過邏輯控制接口（引腳1至引腳4）或通過SPI接口正常控制開關。器件功能所需的所有無源元件都集成在封裝內，便于使用并節省電路板空間。圖8顯示了ADGM1001的功能框圖。

ADGM1001在支持單次插入測試方面的優勢

卓越的高速和直流性能：實現從DC到34 GHz的寬帶寬是當今行業面臨的挑戰。ADGM1001在插入損耗、線性度、RF功率處理和R等關鍵參數領域提供從直流至34 GHz的領先性能。

降低運營成本：

硬件縮減：單個插入測試需要單個測試硬件;因此，用戶無需投資兩套硬件和測試設備，從而大大降低了運營成本。

測試儀正常運行時間：與繼電器相比，ADGM1001提供1億個周期，具有出色的可靠性，并延長了測試儀的正常運行時間，最終降低了OPEX。

改進了整個測試：ADGM1001支持使用單次插入測試，將索引時間縮短一半，從而顯著縮短測試時間，提高測試吞吐量和資產利用率。

密集的解決方案和面向未來的產品：ADGM1001具有改進的致密化和增強的功能。MEMS開關技術具有強大的路線圖，服務于從直流到高頻的開關，并且完全符合不斷發展的技術。

降低物流成本：單次插入方法需要較少的組件移動，從而降低了物流成本并減輕了計劃過載。

更少的組件移動：在單次插入測試方法中，DUT僅在單次插入中進行測試，從而減少了組件移動并最終降低了人為錯誤的風險。

結論

ADGM1001正在將開關技術從直流推進到34 GHz，使高速數字和直流參數解決方案相結合，用于SoC測試。其功能可縮短測試時間，改善電路板空間（從而提高DUT數量和吞吐量），并延長正常運行時間（提高可靠性）。

ADGM1001是ADI公司MEMS開關系列的最新成員，繼續推進高速SoC測試的需求。ADI公司的MEMS開關技術具有強大的路線圖，可提供從直流到高頻的開關功能，以滿足未來的技術需求。

審核編輯：郭婷