並列試験におけるサイト間のばらつき

ウェハーレベルから システムレベルテストに至るまで、並列テスト実行にはコスト削減など大きなメリットがありますが、経営陣に提示するパワーポイントのスライドほど単純な話ではありません。

テスト対象サイトの数、あるいはバーンインオーブンやシステムレベルテストモジュール内のスロット数を増やす際に生じる熱的・電気的な課題のバランスを取るためには、技術的な工夫が必要となります。

さらに、テストセルリソースを管理するための技術的な取り組みもあります。

現在、テストデータはシステムによって管理されており、このデータの分析により、エンジニアリングチームや現場は、ダイ／ユニットの合否基準と、マルチサイトテストを支えるテストセルの構成要素の両方を管理できるようになりました。

マルチサイトテストソリューションを選ぶ際のポイント

目標は常に、すべてのセグメントにおいてマルチサイトソリューションを容易に導入できるようにすることです。具体的には、開発工数を抑え、量産化までの時間を短縮することを目指しています。

セグメント別のマルチサイト調査の傾向

RF／ミリ波

• 一般ユーザー：8～16以上のサイト
• ミリ波：2～4（プローブヘッドの制限による）

RF/ミリ波の試験においては、試験感度の継続的な向上と周波数の高周波化が特有の課題となっています。その一因は、モバイルアプリケーションにおける消費電力の継続的な低減にあり、これは被試験装置（DUT）の受信（Rx）試験において、より高精度かつ高感度な測定が求められることに関連しています。また、接続規格における帯域幅の広い変調方式の採用は、より高精度な誤差ベクトル振幅（EVM）測定を必要とします。こうした高感度な測定を行うことで、試験中のチャネル間の差異や相互干渉の影響を受けやすくなるという側面があります。

RFに関しては、DUTインターフェースボードへの信号経路を強力にシールドし、極めて正確で校正管理された性能を確保することが一つの解決策となります。つまり、デバイスインターフェースボードこそが、細心の注意と配慮を払うべき箇所なのです。 ケーブルを各DUT設置場所のすぐ近くまで接続できるRF信号伝送方式を採用すれば、作業はプリント基板（PCB）上のプローブヘッドまたはソケットまでの最後の約3インチ（約7.6cm）区間における最適な設計に集中できます。この区間におけるデエンベッド係数をサポートする計測器が必要ですが、これは各インターフェースが適切に特性評価されていることを前提としています。

周波数、試験精度、およびRF信号数の増加に伴い、信号の劣化や干渉を引き起こさずに、アレイ内部の接続部へ信号を伝送する経路の設計には課題が生じています。この課題を克服するには、高度なPCB設計の知識に加え、製造上のばらつきへの配慮さえも不可欠です。さらに、より高いミリ波帯の周波数では、金属構造物（ソケットなど）への近接といった新たな要因も考慮する必要があります。

デジタル

• MCU：約16～4K
• 高度なデジタル：1/2/4～16

デジタルデバイス分野には、高ピン数のマイクロコントローラ（MCU）やモバイルプロセッサから、最先端の高度なデジタルプロセッサ（xPU、AI、ネットワーク機器）に至るまで、さまざまな種類のデバイスが存在します。

高度なデジタル機器においては、量産によるコストメリットから、依然としてモバイルアプリケーションプロセッサ（MAP）が最も多くのテスト・サイト数を占めています。市場によってテスト戦略は異なるため、現在のテスト・サイト数は6～16サイトと幅があります。

最新の高性能コンピューティングデバイスは、テスト（主にスキャンテスト）中に非常に大きな電力過渡現象を引き起こします。これらは大型のデバイスであり、1サイトから始まることもありますが、2～4サイトでのテストにまで及ぶこともあります。現在、マルチサイト環境における主な課題は、一貫して高品質な電力供給を実現すること、そしてそれに伴い、各サイト間の温度を制御する能力です。

電力効率のためのVminトリミングは、モバイルおよびデータセンターの両方のアプリケーションにおいて重要なテスト項目です。重要なコア電源のサイト間でのばらつきは、数ミリボルトの差を生じさせる可能性があり、これはデバイスの電力効率だけでなく、テストの歩留まりにとっても重大な影響を及ぼします。サイト間の一貫性を確保することは、デバイスインターフェースボード（DIB）のバイパスコンデンサの配置、および関連する低インピーダンスのフォース／リターン・トレースの配線において極めて重要です。UltraFLEXplusでは、Broadside Applications Interfaceにより、DIB回路用の広大なPCB領域が（PCBの端に追いやられるのではなく）計測器接続部とDUTの間に配置されることが保証されます。これにより、サイト間の配置を文字通り「コピー＆ペースト」することが可能となり、レイアウトの一貫性が実現されます。 この簡便性により、テストエンジニアは DIB の設計時間を短縮できるだけでなく、さらに重要なことに、複数サイトの問題によるデバッグ時間の長期化、あるいは最悪の場合、サイト間の設計上の問題により DIB を再設計しなければならないというリスクを回避できます。

スキャンデータ量の継続的な増加（およびそれに伴うテスト時間の延長）により、高速シリアルスキャン方式への移行が進んでいます。これにより、DUTに至る信号経路全体における信号品質への注目が、5～16Gbpsの帯域において再び高まるでしょう。各測定ポイント間の信号品質のばらつきは、パターンの再実行によるテスト時間の増加につながり、さらに悪い場合にはテストの歩留まりに悪影響を及ぼす可能性があります。ここでは、測定器最高の信号品質と、各測定ポイント間で一貫したインターフェースを組み合わせることが鍵となります。 また、自動試験装置（ATE）システムは、より高いデータ帯域幅に対応し、マルチサイトでのスループット効率を維持するために、以下のように適応する必要があります。

MCUについては、多少異なる考慮事項があります：

自動車向けマルチサイト試験ソリューションは、DIB回路面積の大幅な拡大という課題に加え、消費電力の増加や試験精度の向上、そして最終市場の安全性を確保するための最優先事項である最高品質基準への対応を併せ持つものです。

複雑なアナログICの大電流テストでは、帰還電流の管理が不適切であるため、特に多箇所間の相互干渉の影響を受けやすくなります。DIB設計上の課題を最小限に抑えるための鍵は、専用の「低負荷」信号経路を備えた真のフローティング測定器を使用することです。GaNおよびSiC技術の進展に伴い、電圧および電流の過渡現象が増大しており、この課題は今後もさらに深刻化していくでしょう。

リーク電流、デルタリーク電流、Iddq、およびタイミングテストなど、その他の主要なテストの中には、レイアウトの変動に対してより敏感なものがあります。ストレステストの前後に実施されるデルタリーク電流テストは、高い精度が不可欠な重要な品質テストです。 レイアウト上のミスがあれば、サイトごとのシリアル化されたテスト（各テストに数百ミリ秒という大きな影響を及ぼす）が必要になるか、あるいはPCBの再設計と量産リリースにかかるコストと時間を招く可能性があります。

もう1つの重要な試験がRDSonです。最新の高度な電圧レギュレータでは、40～100Aの負荷条件下で20mVレベルの精度で測定を行う必要があります。サイト間のわずかな相互作用でも、この高感度な試験に影響を及ぼす可能性があります。

電気自動車向けの最新のバッテリー管理システム（BMS）は、高チャンネル数・多拠点環境において、ATEシステムに求められる精度要件をかつてないレベルにまで引き上げています。こうしたデバイスに対して経済的なソリューションを提供する鍵は、高いコモンモード電圧が存在する環境下でも、高い精度と低ノイズを保証した刺激信号を被試験装置（DUT）に供給することにあります。

テラダインのETSシステムに見られるように、適用範囲が最も広いフローティング・インストルメント・アーキテクチャとDIBインターフェースにより、複数の拠点にわたって一貫したベストプラクティスに基づく実装が可能になります。

概要

要約すると、マルチサイト・テストの拡大に対する経済的な動機は依然として有効である。ここ数世代と同様のマルチサイトに関する課題が存在し、技術的な複雑さはさらに高まり続けている。 課題の多くは、テスター機器のDIB接続からデバイス接続に至るまでのデバイスインターフェース領域に集中しています。具体的なインターフェース上の課題はデバイスセグメントごとに異なりますが、いずれの場合も、テストエンジニアにはPCBレイアウトの分野へと知識と専門性をさらに広げることが求められる傾向にあります。優れたテストシステムは、その他のマルチサイト要因をすべてカバーし、高密度マルチサイトテストソリューションを迅速かつ容易に実装できるようにします。