如今，我們往往將全球無線連線視為理所當然。無論是在咖啡廳、飯店房間，還是35,000英尺高空的飛機上，我們大多都能以合理的網速上網。但儘管隨時都能連線，我們還是會弄丟鑰匙，或是忘記把智慧型手機放在哪裡。
新型連線技術有望對這兩種情境產生深遠影響。作為成熟 Wi-Fi 標準的下一代版本，Wi-Fi 7 專為實現極高的傳輸速率而設計。據預測，Wi-Fi 7 在最終版本中將達到甚至超越當前的有線傳輸速度，使其成為虛擬實境（VR）及其他高頻寬應用的理想選擇。
雖然超寬頻（UWB）並不屬於 Wi-Fi 的範疇，但您可以將其視為一種輔助性的無線技術，能強化並補充 Wi-Fi 的功能。UWB 不僅能讓我們更容易找到鑰匙（或者說更難弄丟），甚至有可能徹底取代實體鑰匙！
這些次世代技術將肩負重任，並將推動消費性與工業硬體發展至前所未有的高度。鑑於半導體是支撐這些應用的基礎技術，在製造過程中對這些半導體晶片進行測試以確保品質，將至關重要。
以下我們將探討為何測試必須從複雜的特性分析演進為有效的生產級測試，從而建立技術開發與技術在實際應用中接受測試方式之間的共生關係。
Wi-Fi 7 基礎知識
Wi-Fi 7（工程師更常稱之為 IEEE 802.11be）是全球 Wi-Fi 連線標準的下一代版本。 其中一項重點是延續了現行 Wi-Fi 6E 標準首次引入的增強功能：6GHz 頻段。此標準在 2008 年 Wi-Fi 4（802.11n）問世以來便被廣泛使用的 2.4 GHz 和 5 GHz 頻段之上，開闢了新的無線頻譜。新增的頻譜有助於緩解網路擁塞並提升傳輸速率。
但 Wi-Fi 7 帶來的不僅於此。此次演進中，還將引入或改進諸如自動頻率協調（AFC）、多鏈路運作（MLO）以及 4K 正交幅度調變（QAM）等技術。
- AFC 與 6 GHz 頻段密不可分。它將使 Wi-Fi 裝置能夠與已使用該頻譜的其他設備共存，包括美國國防部及美國國家航空暨太空總署（NASA）的敏感衛星通訊系統。
- MLO 善用 Wi-Fi 7 的 5 GHz 與 6 GHz 頻段在頻譜上相鄰的特性。藉由 MLO，智慧型手機與物聯網裝置將能同時存取多個無線通道，從而提升訊號的穩定性與效率。
- 4K QAM 透過傳送在振幅和相位上有所不同的重疊訊號，從而增加單次傳輸中可承載的資料量。先前，Wi-Fi 5（802.11ac）允許其中一種訊號擁有 256 種狀態。相較之下，4K QAM 將此數值提升至 4,096。Wi-Fi 7 將把這項功能確立為標準規格。
這些技術自然需要具備更強大傳輸、接收及處理功能的矽晶片。許多晶片還將搭載 ARM 處理器，並配備更多內建 RAM 以提升運算能力。這意味著測試流程必須同時涵蓋射頻（RF）與數位方法，以防止瑕疵晶片流入市場，因為從製造到部署的每個階段，發現瑕疵的成本都會大幅增加。
儘管（或正因）Wi-Fi 7 裝置終將無所不在，但根據應用情境的不同，測試的先決條件將包含電源供應及序列資料通訊協定。舉例來說，現場運作的低功耗物聯網裝置，其電源與連線需求將與高階智慧型手機大相逕庭。因此，變數將會更多，導致測試複雜度隨之提升。
超寬頻（UWB）的基礎知識
超寬頻（UWB）是一種專為短距離應用設計的無線通訊技術。其最常見且實用的應用是定位追蹤，具備極低的延遲與高精度，亦稱為微定位。其運作原理是透過裝置間傳送脈衝式無線電波，並根據時間差來計算距離與相對位置。您可以將 UWB 視為一種低成本且針對特定用途優化的雷達。
雖然超寬頻（UWB）並非 Wi-Fi 標準的一部分，但它本身就是一項全球標準：IEEE 802.15.4z。此外，不難想像它將如何與當前及未來的 Wi-Fi 版本結合使用。 在網路擁塞的區域，行動裝置或許能利用 UWB 以極高精準度找出最佳連線點。同樣地，結合 UWB 與 Wi-Fi 的技術，不僅能在大型停車場定位車輛，還能於自動解鎖前，對駛近的駕駛人進行安全驗證。
與 Wi-Fi 相比，UWB 具有更寬的頻譜、功耗更低，並採用不同的（非 QAM）調變波形。因此，其晶片架構比 Wi-Fi 稍為複雜。 與此同時，在傳輸、接收及處理功能方面，其需求與 Wi-Fi 非常相似，這些功能也極可能由一款兼具高效能與強大處理能力的 ARM 處理器來執行。因此，UWB 晶片將採用相近的測試平台，該平台經過優化，能針對其獨特的使用情境與射頻特性進行運作。
泰瑞達解決 Wi-Fi 7 與 UWB 測試痛點
毫無疑問，Wi-Fi 7 和 UWB 等新興技術正推動全球創新——這也包括能夠勝任評估這些技術本身這項複雜任務的測試模式。尖端的無線通訊標準要求測試策略必須與時俱進，以支援更高的頻率、更大的頻寬以及更強大的調變與解調能力。此外，還需要專業知識來簡化從設計到量產的流程。
泰瑞達能解決所有這些挑戰。具體方法如下：
設計。首先，測試工程師可使用現成的儀器來對新矽晶片進行特性分析。在此特性分析階段，泰瑞達與LitePoint等業界領導者的合作關係，有助於採購並供應高品質元件以組裝測試設備。這些元件甚至可用於基於單一廠區實施的非自動化技術，進行多樣化、小批量生產。這同時也為日後的大規模自動化生產奠定了基礎。
生產。新矽晶片的生產規劃通常可與設計同步進行。然而，與其採用效率低下的多供應商模式，更明智且具成本效益的做法是，選定並共同開發一個經過驗證且具備多功能性的平台，以測試多種裝置。 如此一來，您便能專注於核心業務，同時將生產外包給專精於大規模製造的專業團隊。這不僅能將商品化風險降至最低、最大化測試儀器的效益，並有效控制成本，最終更能大幅縮短產品量產所需的時間。
透過泰瑞達（Teradyne），整個工作流程——以及邁向大規模自動化的道路——皆始於單一站點設計。經實證有效的缺陷與異常值檢測方法，在於對這些裝置進行功能測試。這包括以下內容：
- 發射機品質：功率、波形（例如脈衝）、雜散（即雜散輻射）、相位噪聲及調變。
- 接收機靈敏度：動態範圍、信噪比、通道選擇性、阻塞與雜散。
- 性能測試：對多徑傳播與多普勒頻移的敏感度，靈敏度。
- 其他功能：吞吐量、入射角、飛行時間 (ToF) 等。
- 校準與像素合併：針對實際應用進行優化，並依據製程與效能進行矽片分級。
雖然一個建置完善的單一測試據點極具價值，但在量產階段卻難以負擔。降低測試成本的最佳途徑，並非在測試環節上偷工減料，而是透過擴大規模來實現。 現行模型顯示，只要具備大規模量產的專業技術，4 至 8 個測試站點是最佳選擇。無論站點數量或目標無線應用為何，若無法同時兼顧性能、品質與成本這三大要素，任何測試解決方案都無法真正達到量產準備就緒的標準。
透過泰瑞達與UltraFLEX實現量產級大規模製造
從單一據點測試擴展至大規模量產（HVM），需考量技術與經濟層面的因素。這兩者相互依存，因為轉向多據點運作能帶來顯著的長期經濟效益——當然，前提是您擁有值得信賴且經驗豐富的大規模量產合作夥伴。
若能妥善實施 HVM，新技術便能更快地進入市場，並具備更高的品質保證，讓製造商得以將利潤與投資報酬率重新投入業務中。這對 Wi-Fi 7 和 UWB 而言，與5G 和毫米波的情況同樣適用。
泰瑞達在此領域的獨特優勢，在於我們能夠提供一套完全具備量產能力的 HVM 解決方案。這究竟意味著什麼？其中包括：
- 泰瑞達是半導體供應鏈中備受認可且值得信賴的合作伙伴。
- 我們在領先的外包半導體封裝與測試（OSAT）服務領域擁有豐富的導入經驗。
- 我們的成功取決於能否掌握下一代無線通訊標準，這些標準將有助於簡化消費性裝置的半導體晶片量產流程。
- 我們擁有能與無線應用領域的快速發展同步的工具，以確保效能、品質與獲利能力。
- 我們的UltraFLEX 擁有龐大的安裝基數，目前我們正開發新的解決方案，以增添 Wi-Fi 7 和 UWB 功能，以滿足未來的連線需求。
換言之，從設計到生產的整個流程中，我們已具備所有必要條件，可為驅動 Wi-Fi 7、UWB 及更先進技術的晶片實現量產。 我們的製造自動化技術涵蓋範圍廣泛，從插座、載板、處理機和測試儀器，到屢獲殊榮的 IG-XL 軟體。最後但同樣重要的是，我們擁有一支專家團隊，隨時準備共同開發未來的解決方案，並透過可擴展的測試架構支援量產。
歡迎聯絡我們，進一步了解泰瑞達（Teradyne）的新興連接解決方案，請造訪我們的 UltraFLEX 平台。
大衛·馮德蘭 現任泰瑞達（Teradyne）無線產品經理，致力推廣適用於大量生產的自動測試設備（ATE）解決方案，包括毫米波應用相關方案。他曾任職於羅克韋爾國際（Rockwell International）、沃特金斯-約翰遜（Watkins-Johnson）、太平洋單晶（Pacific Monolithics）、加州微波（California Microwave）、安立（Anritsu）、OML、LitePoint、愛德萬測試（Advantest）及阿斯特羅尼克斯測試系統（Astronics Test Systems），擔任過工程與行銷職務。大衛持有加州州立理工大學波莫納分校（California State Polytechnic University, Pomona）的電機工程學士學位。