測試精度

當自動駕駛車輛以 35mph 的速度接近十字路口時，其光達系統會偵測到前方物體。精確測量物體在 165 英呎與 167 英呎之間的距離差異決定汽車能否及時順利煞車。額外兩呎代表安全與災難之間的一線之隔。

這種精確的測量水準取決於先進類比技術，連結數位處理與我們的物理世界。

高度精確的資料轉換器、放大器、電壓基準和其他類比整合電路 (IC) 旨在以極高的準確度擷取溫度、濕度、電壓、電流、距離和位置等真實世界訊號。這些類比晶片在電路板協同工作，提供系統級準確度，並使數位系統能夠做出明智決策。

然而，在這些晶片可以一起工作之前，對其性能和準確性進行測試及驗證非常重要，先進測試設備必須比晶片本身更複雜。自動化測試系統 (ATE)、高解析度示波器、數位萬用電表和其他工具依賴先進半導體來驗證下一代電子產品。如果有任何錯誤，製造商可能會面臨代價高昂的產品故障、安全問題，最重要的是，可能會失去消費者的信任。

精準測量的巨大演進

TI 資料轉換器暨時脈副總裁 Karthik Vasanth 表示："半導體行業正在朝着製造 1.5nm 閘極長度的電晶體這一方向邁進。""從這個角度來看，兩個矽原子之間的間距約為 0.23nm，因此該尺寸約為原子間距的五倍，這種精細度著實令人難以置信。"

隨著半導體達到原子級的精度，高分辨率測試設備必須變得同樣複雜。工程師設計的測試設備，可以測量每代帶寬的增加、更快的訊號和更高的分辨率。

Robert Manion 在國家儀器 (NI) 親眼目睹這種演變，該公司現在屬於艾默生。作為測試和測量半導體解決方案的總經理，他的公司使用 TI 的精密 IC 來檢測幾年前難以或不可能測量的性能變化。

Robert 表示：「從次 2nm製程研究到矽晶圓驗證、特性標定和大量生產 ATE，NI 系統旨在測試世界最先進的半導體。」「為提供這種廣度，我們需要整合卓越的資料轉換器和精度類比元件。結合我們測試平台新興的人工智慧（AI）功能，我們正在發現幾年前根本無法取得的設備資訊——幫助晶片製造商加快學習週期，並以更大的信心將每個新一代設備推向市場。」

精度要求

Karthik 說：「設計師總是會選擇絕對最好、最可靠的零件。」「他們不會在基本精度規格妥協。」這一現實推動持續創新，因為 TI 從兩個角度體驗需求：作為晶片製造商和設備使用者。

例如，放大器精度大幅提高。今天的精密放大器可以檢測比 10 年前精確 100 倍的電訊。TI 放大器副總裁 Prajkta Vyavahare 表示：「即使是像放大器這樣簡單的半導體元件，也藉由精確和準確的方式改變世界。」

當今的測試和測量設備需要具有令人難以置信的穩定性能的精密放大器，其偏差必須保持在微伏以內，並實現超低雜訊。例如，資料轉換器必須具有足夠的靈敏度，以便在每秒處理超過 10 億個樣本的同時，在 1500 萬個完美測量值檢測出一筆有缺陷的測量值。電壓基準必須提供幾乎隨時間零漂移的電壓水準，以便測試設備可以在無需調整的情況下持續使用更長時間，有助開啟精度的新時代。

測試和測量在實現設備進展方面發揮著重要作用。Prajkta 表示：「一旦你設計和製造半導體，就要確保符合你為其構建的每一個性能規格。」「測試不僅可以驗證，還能讓您對設計充滿信心。」

這些性能要求也為半導體製造商和設備製造商創造出引人入勝的週期，推動行業的發展。Karthik 說：「每個具有這種精度的產品都必須在出貨前進行測試。」「這是關鍵。測試設備必須始終比其測量的產品更精確，從而推動半導體設計和測試技術的持續創新。」

永無止境的旅程

這種對精度的不懈追求適用於任何需要更準確測量的應用。電動汽車電池系統需要能夠準確測量充電電流和電壓的精密放大器，以防止危險故障。資料中心用人工智慧 (AI) 晶片需要進行測試，以便在部署到伺服器之前找出最小的缺陷。

半導體的進步將繼續使自動化測試設備具有增強的 AI 功能，可以預測故障並做出即時決策。整合的突破將創造出更小、更可靠的測試系統，幫助製造商提高品質、加快上市時間並擴大生產規模。

Prajkta 說：「最終，成功仍然取決於解決真正的工程問題。」「當測試和量測系統的設計師告訴你問題解決時，你就知道你已經達到符合要求的精密水準了。」