电子及电工测试技术的发展趋势分析

导读：这些年来，由于产品的设计的高精度和高性能产品对元器件的质量有比较高的要求，因此元器件等产品的高可靠性就成为人们考考虑的主要问题，处于对这种情况的考虑，基于目前测试技术的提高，我们将探讨一下将来各方面测试的发展趋势。

降低测试成本成为发展IC测试的首要目标

对体积更小、功能更强的芯片的需求正推动IC产业的发展，同时也推动着IC设计和测试的发展。对于系统芯片(SOC)的测试，其成本已几乎占芯片成本的一半。根据英特尔公司副总裁提出的测试摩尔定律，未来几年，每一晶体管的硅投资成本将低于其测试成本。因此未来IC测试设备制造商面临的最大挑战是如何降低测试成本。

过去的集成电路主要分为模拟电路、混合信号电路和数字电路。1998年，称之为MACH-D的(即存储器、模拟、通信、高速总线和数字的英文缩写)系统芯片问世了。对这种电路的测试，将减少功能测试、更多地采用结构测试(即对采用可测性设计的IC进行测试)。

采用结构测试，不用开发功能测试矢量，可以缩短测试开发时间，节省测试成本。采用内置自测试(即把测试电路设计在芯片或IP核中，通过内置测试电路对芯片或IP核的测试)也可大大缩短测试开发时间，降低测试费用，但必须加强IC制造、设计和测试开发人员的合作，将相关工具结合起来，才可使易于测试的器件更快投入生产。

另一种降低测试成本的测试方式是采用基于故障的测试，即测试可能发生故障的部分，不测试不可能发生故障的部分。通过了解芯片的结构，在制造过程中，在可能引入失效机理的地方设计一些测试电路。这样既可保证较高的测试覆盖率，又能省时省费用。

解决异步测试问题，需要制定IP核测试标准

目前，设计人员设计系统级IC时，已广泛采用将不同的IP核集成在一起的方式。这样可大大缩短芯片的上市时间。将不同厂商的不同IP核集成到一个器件中可能遇到多个时钟问题。

如果设计师采用PCI总线和Rambus总线，不同的时钟使并行测试这些IP核极为复杂。假如这些IP核的时钟呈整数倍关系，可选的测试方法有很多，但是遇到它们的时钟不呈整数倍时，则在同一测试设备中，需要多个时域。也就是被测器件的各引脚的工作状态处于异步状态，即一些引脚以66MHz/s工作，另一些引脚以800Mb/s工作。因此，半导体测试的下一步工作就是要解决这类异步测试问题。

现在，各IP核供货商采用的不是同一种可测性设计策略，对被测IP核的接入方式也各不相同。因此，需要制定IP核接入标准和可测性设计标准。

提高测试模拟IC的速度

另一个要解决的测试问题是如何发展可测性设计、内置自测试和其它数字测试技术，以满足器件的模拟测试。从上市的时间的观点来看，这可能是关键问题。IC测试设备制造商能解决以Gb/s工作的数字电路和高速串行通信端口的测试问题。

但测试混合信号器件中模拟部分的难度就很大。一些器件可能是数字器件，但具有模拟特性。如局域网接口电路。这种电路的测试很复杂、费时、难以实现。今后，IC测试设备制造商的另一个任务就是要提高这类器件的测试速度。

采用开放式结构，适应通信测试的需求

通信测试仪器制造商正面临新技术、新标准和更短的产品寿命周期的挑战。许多通信设备制造商将向市场推出采用无线因特网等新技术的产品。他们一边推出新产品，一边设计性能更高的新产品。因此，它们需要测试仪器厂商提供易于升级的测试仪器，以适应采用最新技术的通信设备的测试需求。所以，这类通信仪器将广泛采用开放式结构设计、模块化和灵活的硬件与软件结构。

开发适应高速网测试的网络测试仪

随着网络速率的提高，测试仪器捕捉网络数据越来越困难。现有的测试仪器在测试高速率的网络时已不是很有效，甚至采用大容量的缓冲器，也不能获得真实的数据。这就迫切需要仪器生产厂商研制具有实时滤波能力的测试仪器。这样可以把与故障有关的数据存储下来，并进行实时分析。这种具有实时滤波和内部专家系统的仪器不但能对数据进行分析，还能对网络的故障进行准确定位。

改进性能，满足2。5G/3G移动通信的测试要求

第三代(3G)移动通信系统(IMT2000)将开创视频会议、移动电子商务等宽带应用的新时代。它的发展将使用户获得全球漫游、因特网接入(采用WAP)和视频信号传输功能。目前，移动通信设备厂商正在开发从第二代到第三代的过渡性系统-二代半(2。5G)系统(GPRS、HSCSD和EDGE)。

其中，GPRS(通用分组无线业务)的速率比GSM高10倍，估计2001年投入使用。HSCSD(高速电路交换数据)将用于数据通信。EDGE采用四象限相移键控调制技术，最高接入速率可达384kbps。在开发上述移动通信系统时，需要考虑的重要因素是带宽和频谱限制，因此需要高分辨率的频谱分析仪、功率计等仪器。适合上述移动通信系统测试的频谱分析仪必须满足对复杂数字调制信号的测试要求。功率计需采用更宽动态范围的功率传感器。

可移植应用软件将是虚拟仪器的开发重点

近几年，基于计算机的仪器(也称为虚拟仪器)发展非常迅速。它是依赖软件，通过计算机来控制测试硬件、分析和提供测试数据的仪器。它没有专门的前面板、显示器和电源，硬件通常在PC或VXI/CPCI主机中，所有仪器面板和显示器都在监视器上模拟，所以称为虚拟仪器。

目前，虚拟仪器有两类。一类是基于PC的仪器，它是由PC、能插入PC机箱的插卡或模块和相关测试软件(如LabVIEW、LabWindows/CVI、HP-VEE、TestPoint等)所构成。采用这种结构能构成基于PC的示波器、任意波形发生器、波形分析仪、函数发生器、逻辑分析仪、电压表和数据采集产品。

另一类虚拟仪器是基于VXI和CPCI/PXI模块的测试系统采用这种结构能构成用于生产测试的高性能专用测试系统、数据采集系统和自动测试设备(ATE)。虚拟仪器为用户提供了一个用户界面友好、结构开放的测试系统。它的特点是价格适中、功能强、测试速度快、可重组。无论是供应商还是用户都不希望虚拟仪器在未来替代所有台式仪器。

然而，它在电子、通信、半导体和汽车工业等领域的应用正在扩展。在虚拟仪器中，软件起着重要的作用。现在用户需要其应用软件能从一种平台移植到另一种平台，如在LabVIEW或LabWindows上开发的、支持ISA总线插卡的测试程序稍加修改，应能支持PCI总线插卡，也就是应用软件应有跨平台的支持能力。

为此目的，由Tektronix、Advantest、National Instruments等测试仪器供应商、系统集成商和用户成立的IVI基金会(互换虚拟仪器基金会)，准备开发可支持不同厂商生产的仪器模块的驱动器。由安捷伦等公司创建的开放数据采集协会(ODAA)将开发开放的、互操作的基于微软公司COM技术和PC的数据采集硬件和软件。

宽带测试将成为新千年重点发展的技术

在通信和因特网领域，宽带测试技术将成为新千年的热点技术。什么是宽带?其定义一直是过去几年人们经常议论的一个问题。业界人士公认的宽带是能将高速因特网的多媒体业务提供给用户的接入技术。宽带还包括配置高速、宽带局域网、广域网的技术、服务提供商提供的宽带互联骨干网技术等。

动态同步传输模式(DTM)技术是宽带技术之一。该技术基本是一种时分复用技术，它能适应信息流量的变化。据称，它可提供比ATM或SONET更快的速度和更平稳的运行，并且与IP兼容，但它的应用情况还有待观察。大多数测试仪器公司现在还没有用于DTM技术的测试仪器。然而，大的测试仪器公司很可能已有用于开发的DTM测试仪器。DTM的应用一旦猛增，这些公司的DTM测试设备将抢先占领市场。

宽带接入技术是另一个正在高速发展的技术。通常，个体用户通过速率为53Kbps的拨号调制解调器接入因特网。最近几年，因特网的多媒体内容极大地刺激了用户下载视频、音频和图形的需求。拨号调制解调器有限的速度和带宽延长了下载时间，使用户感到很不方便，因而他们需要发展宽带接入技术。电缆调制解调器和数字用户线路(DSL)可使个用户通过电视电缆或电话线以拨号调制解调器10倍或更高的速度接入因特网。

数字用户线路(DSL)与电缆调制解调器正在提供宽带业务方面展开全面的竞争。

DSL有数种形式，其中，非对称数字用户线路(ADSL)是最通用的技术，并得到了广泛的应用。目前，安捷伦、GenRad、NetcomSystems、Tektronix、Consultronics、Fluke、WWG和Telebyte公司已推出大批用于生产、研究开发测试的ADSL测试仪。预计未来几年，DSL测试仪市场将以较快的速率增长，尤其是用于现场测试的便携式DSL测试仪。

线缆调制解调器的基础设施在成本方面高于DSL，并且其用户数少于电话用户数。然而，DSL业务的推迟已影响了它的安装数。另外，以前的木地环也不能提供DSL服务，除非对它们进行升级改造。而线缆不受这些影响。因此预计未来几年，线缆调制解调器测试仪与DSL测试仪的发展几乎是并行的。

此外，因特网的宽带需求还将使光通信设备供货商发展转输速率达10Gbps以上的技术。采有分组/DWDM(高密度波分复技术)可达到这一速率，预计相应的高密度波分复用测试技术也将得到较快的发展。