Wi-Fi芯片基于IFLEX量產(chǎn)測試開發(fā)淺析

　　張桂玉，任希慶(安普德（天津）科技股份有限公司，天津?300384)

　　摘?要：本文測試的芯片是一款針對物聯(lián)網(wǎng)市場開發(fā)的高性能2.4 GHz/5 GHz雙頻Wi-Fi射頻芯片，支持802.11 a/b/g/n，Wi-Fi Direct、Soft AP以及STA/AP 模式共存。具有高速性、穩(wěn)定性和傳輸距離遠(yuǎn)等特點，可以高度匹配音視頻流媒體傳輸。廣泛應(yīng)用于無線流媒體音視頻播放、虛擬現(xiàn)實、無人機、運動相機、車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制、智能家居等領(lǐng)域。本文將對雙頻Wi-Fi芯片基于IntegraFlex平臺量產(chǎn)測試開發(fā)流程的簡要分析，主要圍繞測試硬件和軟件兩個方面進(jìn)行闡述。

　　關(guān)鍵詞：2.4G/5G；雙頻Wi-Fi芯片；ATE IFLEX；量產(chǎn)測試；硬件和軟件

　　0 引言

　　隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷進(jìn)步，無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度也在不斷提升，2.4 GHz/5 GHz雙頻Wi-Fi芯片的誕生可以滿足網(wǎng)絡(luò)傳輸快的特點，是Wi-Fi無線傳輸技術(shù)發(fā)展史上的一個里程碑。當(dāng)芯片開發(fā)成功后需要產(chǎn)業(yè)化時，就需要進(jìn)行量產(chǎn)測試，使芯片測試的各方面性能指標(biāo)能夠滿足設(shè)計要求。因此自動化測試設(shè)備便是用于量產(chǎn)測試芯片的必選。我們需要依據(jù)芯片的設(shè)計指標(biāo)選擇適合的ATE測試設(shè)備，根據(jù)選好的設(shè)備設(shè)計并制作測試電路板，然后在設(shè)備上開發(fā)測試程序，調(diào)試，最后實現(xiàn)量產(chǎn)。

　　1 ATE測試設(shè)備的選擇

　　首先需要根據(jù)芯片的封裝形式、管腳數(shù)、并行度（一次自動測試芯片的數(shù)量）、頻率指標(biāo)、測試向量深度及芯片自身的特殊性，確定自動測試設(shè)備的類型。

　　我們需要測試的這顆芯片是2.4G/5G雙頻Wi-Fi芯片，包含數(shù)字、模擬和射頻部分。封裝形式是WLCSP73管腳，并行度設(shè)定為2，因為射頻芯片測試射頻部分時容易產(chǎn)生電磁干擾，所以暫時選擇2個并行度測試。

　　我們根據(jù)以上芯片的特性及產(chǎn)品說明書，并且與設(shè)計團(tuán)隊溝通，選擇自動測試設(shè)備Teradyne IntegraFlex（簡稱IFLEX）。IFlex測試系統(tǒng)是美國Teradyne公司生產(chǎn)的一種針對大產(chǎn)量的存儲器、模擬、數(shù)字及射頻功能進(jìn)行并行測試的超大規(guī)模(VLSI)測試系統(tǒng)，IFlex測試系統(tǒng)總體外觀如圖1所示。

　　它的主要性能指如下 ^[1] 。

　　1)數(shù)字模擬部分：

　　● 具有高達(dá)200 MHz全格式化的驅(qū)動以及數(shù)據(jù)接受能力，及數(shù)據(jù)測試時鐘；

　　● 配置可以達(dá)到1 056數(shù)字通道，進(jìn)而提高數(shù)據(jù)測試能力；

　　● 具有64兆的圖形存儲深度；

　　● 每個通道具有獨立(per pin)的測試電平以及測試時序；

　　● 具有高電壓高電流(±30 V，±100 mA，或者±75 V，±350 mA)參數(shù)測量單元；

　　● 具有多個通道測試單元(Per Pin ParametricMeasurement Units，PPMU)，可以逐個通道對芯片進(jìn)行測試；

　　● 具有高電壓高電流板載參數(shù)測試單元(BPMU)，可以對需要進(jìn)行高電壓或者高電流測試的芯片進(jìn)行測試；

　　● 具有能夠提供高電壓驅(qū)動的4個通道板，這些通道分別在每塊通道板的0，4，32和36通道；

　　● 具有數(shù)/模轉(zhuǎn)換，模/數(shù)轉(zhuǎn)換測試選件板(ConverterTest Option，CTO)，可以對具有數(shù)/模轉(zhuǎn)換、模/數(shù)轉(zhuǎn)換功能的芯片進(jìn)行測試；

　　● 具有內(nèi)嵌存儲測試選件板(Memory Test Option，MTO)，可以對一些具有存儲功能的芯片進(jìn)行測試。

　　2)射頻部分：

　　● 多達(dá)44個射頻通道，提高測試并行度；

　　● 6 GHz的發(fā)射源和測量能力，GPIO支持大于6GHz，2.7 GHz/6 GHz的調(diào)制解調(diào)能力；

　　● 時域，光譜，調(diào)制分析，功率，相位噪聲，窄帶捕獲增強IP3，高輸出功率和低噪聲等；

　　● 6 GHz全部集成的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（配置圖如圖2）。

　　3）測試軟件：圖形化測試軟件——IG-XL ^[2]

　　泰瑞達(dá)IG-XL軟件是一個基于Windows NT技術(shù)的測試開發(fā)軟件，它使測試過程的靈活性、可移植性以及質(zhì)量水平達(dá)到了新高度。具有器件編程、模塊化測試程序的特點，還可配有第三方工具。

　　2 芯片測試電路板的設(shè)計及制作

　　根據(jù)芯片的測試規(guī)范及自動測試設(shè)備的接口設(shè)計并制作測試電路板。此板卡設(shè)計的關(guān)鍵是避免并行測試時射頻信號的相互干擾，因此板卡上PCB布線，以及元器件、射頻線纜、插座探針的選擇都應(yīng)該有很強的抗干擾性能。板卡示意圖如圖3。

　　3 芯片測試程序的開發(fā)及調(diào)試

　　芯片測試程序是基于自動測試系統(tǒng)自帶軟件開發(fā)的針對芯片測試規(guī)范的一套代碼 ^[3] ，是整個芯片量產(chǎn)測試的重要環(huán)節(jié)。開發(fā)初期需要與相關(guān)設(shè)計工程師一起確定測試項目及測試結(jié)果范圍，然后制定測試計劃，根據(jù)測試計劃編寫測試代碼，校驗代碼是否正確。當(dāng)測試程序校準(zhǔn)無誤后，需要用樣片進(jìn)行逐項調(diào)試，直到所有測試項目全部通過。最后測試多個不同批次的芯片，記錄一些測試值，根據(jù)統(tǒng)計學(xué)方法計算出這些項目測試值的平均范圍，以此確定測試程序的最終測試結(jié)果范圍。

　　此芯片的測試項目如下：

　　● 開短路測試

　　● 漏電流測試

　　● 工作電流的每種狀態(tài)測試

　　● 數(shù)字部分相關(guān)的DFT測試，包括SCAN,ATPG各種芯片內(nèi)部寄存器鏈

　　● 射頻部分功耗測試

　　● LDO/SMPS模塊測試

　　● 射頻LB/HB 發(fā)射功率參數(shù)測試

　　● 射頻LB/HB接收靈敏度等參數(shù)測試

　　● 射頻LB/HB接收ADC code、SNR、THD測試

　　● PLL LB/HB測試

　　● X-TAL 測試

　　4 結(jié)論

　　本文介紹了一顆雙頻Wi-Fi芯片量產(chǎn)測試開發(fā)的流程及相關(guān)技術(shù)問題。實際生產(chǎn)中開發(fā)的過程會更加具體，一般一款芯片的開發(fā)周期大概是1年左右，從設(shè)計、流片，到驗證量產(chǎn)，測試工程師都應(yīng)該全程參與，這樣才能提高開發(fā)效率。開發(fā)成功后還需要一些工程批次的不斷驗證，來找到測試程序限值與芯片設(shè)計要求之間的平衡點，以此來提升芯片量產(chǎn)測試良率。同時也可以通過量產(chǎn)測試發(fā)現(xiàn)設(shè)計及制造過程中產(chǎn)生的缺陷，不斷修改設(shè)計及制造參數(shù)，最后使芯片的量產(chǎn)良率達(dá)到一個較高的水平。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] IntegraFlex服務(wù)手冊[Z].泰瑞達(dá)公司,2004 :5-30.

　　[2] IG-XL測試分析手冊[Z].泰瑞達(dá)公司,1999:4-58.

　　[3] VBT測試語言[Z].摩托羅拉公司, 2000:10-22.

　?。ㄗⅲ罕疚膩碓从诳萍计诳峨娮赢a(chǎn)品世界》2020年第06期第82頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。）