ATE机台哪家强？

杰哥-IC男奋斗史

这是IC男奋斗史的第36篇原创

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ATE的基本概念
ATE是Automatic Test Equipment的缩写，翻译过来也就是自动化测试设备。在所有电子元器件的生产制造流程里面，都存在去伪存真的需要。为了实现去伪存真的过程，就需要各种测试设备，ATE就是这样的设备。
ATE是一种由高性能计算机控制的测试仪器的集合体，是由测试仪和计算机组合而成的测试系统，计算机通过运行测试程序的指令来控制测试硬件。
ATE测试系统最基本的要求，是可以快速且可靠地重复一致的测试结果，即速度、可靠性和稳定性。为保持正确性和一致性，ATE测试设备需要进行定期校准，用以保证信号源和测量单元的精度。
ATE机台通过计算机编程取代人工劳动，自动化地完成测试序列。ATE的应用场合涵盖集成电路整个产业链，主要包括了芯片的设计验证、晶圆制造相关的测试以及封装完成后的成品测试。
ATE机台的内部资源
ATE机台内部通常包含电源板卡、数字板卡、模拟板卡、支持板卡共4种类型的资源。
电源板卡主要用来给待测芯片(device under test，简称DUT) 供电，同时还可以针对某个电源域进行Power Short测试、漏电流测试等。
数字板卡主要用来实现芯片数字电路部分的测试，包括DC参数测试和基于DFT的功能测试等。
模拟板卡主要用来实现芯片模拟电路部分的测试，包括模拟参数测试，例如上升时间、延迟时间、电压过冲等。
支持板卡包括一些电源转换电路以及内部校准使用的电路等，主要用来给其他类型的板卡供电并支持其实现内部校准功能。
数字板卡和电源板卡是ATE机台使用最多的两种资源。数字I/O通道（数字板卡内部的资源）承担了相对复杂的工作，可以抓取功能测试向量详细的失效位置。DC电源看起来比较简单，但在实际的大功耗芯片测试中，电源起到非常重要的作用。因为它决定了测试质量，最终测试的良率也与电源的实际性能息息相关。
对于复杂的供电问题，利用模块化的供电策略可以降低多相位复杂供电的困扰。通过灵活地分配ATE机台的测试资源，将电源拆解成一个个小的电源模块，任意组合成小的单元模块给芯片不同的电源域供电，同时还可以利用冗余的电源模块来帮助已经预设好的模块降低供电压力。
例如一个需要30A的VDD引脚，如果ATE机台每个电源通道支持5A的输出能力，可以组合6个这样的单元来供电，同时利用冗余的供电单元与前面的6个单元组合在一起降低供电压力。此外还可以利用软件编程的方式设定上电次序、软启动等，从而降低外围供电电路的复杂度。
ATE机台分类
ATE机台主要分为数字电路测试系统、模拟电路测试系统、存储器测试系统以及混合信号电路测试系统四大类。
其中数字电路测试系统主要用来测试数字逻辑芯片，例如CPU、GPU、AI芯片等，代表机台有93K/Ultra-FLEX等。
模拟电路测试系统主要用来测试模拟芯片，例如电源管理芯片和信号链芯片等，代表机台有ETS364/ETS88等。
存储器测试系统主要用来测试存储器芯片，例如DRAM、SRAM、NOR Flash和NAND Flash芯片等，代表机台有T2000/T58xx等。
混合信号电路测试系统主要用来测试混合信号芯片，例如MCU芯片、ADC和DAC等信号转换芯片，代表机台有J750/I-FLEX/S200等。
ATE机台供应商
全球前两大ATE机台供应商分别是美国的泰瑞达和日本的爱德万，两家企业全球市场占有率加起来超过80%。尤其是在高端芯片领域，两家企业市场占有率更是超过90%，处于垄断地位。
如下图所示，杰哥列举了前两大ATE机台供应商的代表产品。可以看出，两家企业在逻辑芯片和混合芯片领域都各有千秋。但是在模拟芯片领域，泰瑞达处于绝对优势地位；在存储器芯片领域，爱德万又处于绝对优势地位。

国内主要的ATE厂商包括华峰测控、长川科技、兴森科技以及胜达克等。这些企业经过多年的研发和积累，已经逐步取得了一些突破。尤其是在中低端ATE机台领域，国内市场占有率已经接近20%。
华峰测控的主力产品STS系列主要对标泰瑞达的ETS系列，一般用于电源管理芯片、模拟开关等信号链类模拟芯片的测试，预计2024年拥有年产200台SOC测试机的能力。
长川科技的主力产品CTT系列也是对标泰瑞达的ETS系列，CTT系列先后经历了CTT3600、CTT3280 和CTT3320，可分别实现4 工位、8 工位和32 工位测试。近年来长川科技的数字测试机D9000已经研发成功并等待批量出货。
联动科技的主力产品包含QT9000、QT8000以及QT7000系列，分别针对大规模集成电路、数模混合信号芯片以及模拟芯片。QT6000和QT4000系列分别针对半导体分立器件。联动科技是国内ATE机台厂商中产品线最全的，涵盖了从高端到中低端的全套解决方案。
胜达克的主力产品包含S200系列和SR20系列。其中S200对标泰瑞达的J750系列，主要用来测试混合信号芯片或者一些低端的处理器芯片。SR20系列主要针对射频芯片，可以测试从直流（0Hz）到87GHz射频信号的独特射频自动化测试设备（ATE），包括测试从LTE、WiFi、蓝牙到毫米波雷达等不同的应用。
ATE机台的配套软件
我们以全球前两大ATE供应商的主流机台为例，来介绍下ATE机台配套的软件。
J750系列是全球装机量最多的ATE机台，主要应用于混合信号芯片以及低频数字逻辑芯片的测试。J750配套的软件叫IG-XL，是一款基于微软Excel框架开发的编程软件，运行在Windows环境下，使用的编程语言是Excel VBA。
杰哥之前在外企做MCU芯片的时候，用过5年多的J750，对IG-XL非常熟。这个软件最大的优势是容易上手，即便没有任何编程语言基础也能很快入门。比较适合作为编程小白转行做ATE测试的第一款软件来学习。
IG-XL最大的缺点是稳定性差，尤其是在工程师开发调试的过程中，Excel软件崩掉导致程序卡死的情况经常出现。杰哥刚开始用IG-XL调试程序的时候就被坑过。那时候还没养成修改完程序就保存的习惯，结果由于程序卡死导致调试了一下午的代码没保存，浪费了不少时间！
Ultra-FLEX机台是泰瑞达面对高端芯片量产测试退出的解决方案，全球装机量超过2000台。苹果公司是Ultraflex最大的客户，基本上所有的iphone手机CPU芯片都是在Ultraflex上测试的。
Ultraflex配套的软件也是IG-XL，与J750相比只是不同的版本。软件框架和编程语言都是一样的。由于机台硬件资源不同，两种版本的IG-XL软件在库函数和测试模板上区别较大，Ultraflex对应的IG-XL软件功能要更强大一些。
93K是全球装机量最多的高端ATE机台，主要应用于数字逻辑芯片的测试。93K的配套软件叫Smartest，是一款运行中Linux操作系统下的编程软件，使用的编程需要是C/C++。
杰哥跳槽到AI芯片公司后用过两年时间的93K，后来由于业务需要公司又转到Ultraflex上了。但是从个人角度看，杰哥其实更喜欢用93K以及对应的smartest软件。首先，smartest软件运行在Linux系统上，所以它的稳定性非常好，很少出现卡死的问题。其次，smartest流程图样式的测试flow看起来非常清楚明了，尤其是当测试程序有较多分支的时候，这个优势就显现出来了。
杰哥认为Smartest软件唯一的缺点就是上手比较难，学习成本会高一些。Linux操作系统需要按照指令操作，对于新手来说需要较长的时间学习和熟悉。
全文完。

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