【“ZiDongHua 自動(dòng)化網(wǎng)”科技觀察：孤波科技】

上海孤波科技有限公司，中國專業(yè)研究半導(dǎo)體測(cè)試與研發(fā)協(xié)同的方案提供商，致力于通過專業(yè)測(cè)試方案、測(cè)試開發(fā)流程及數(shù)據(jù)工具等創(chuàng)新性產(chǎn)品，幫助設(shè)計(jì)公司建立高效測(cè)試流程體系，最終有效進(jìn)行產(chǎn)品生命周期管理并提高產(chǎn)品質(zhì)量。

孤波科技：MCU測(cè)試對(duì)自動(dòng)化要求極高，如何有效應(yīng)對(duì)MCU測(cè)試驗(yàn)證開發(fā)中的難點(diǎn)？

隨著國內(nèi)MCU廠商加大投入力度，近年來國產(chǎn)廠商積極布局各系列MCU產(chǎn)品線，開始逐漸在特定細(xì)分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破。而最近兩年來下游需求強(qiáng)勁，供應(yīng)端卻吃緊，國內(nèi)設(shè)計(jì)公司面臨著極大的Time to Market的時(shí)間壓力，高端領(lǐng)域的MCU對(duì)質(zhì)量的訴求也極高。如何高效地進(jìn)行測(cè)試開發(fā)，快速定位芯片失效問題并進(jìn)行質(zhì)量把控，是MCU芯片廠商急切希望解決的問題。本文將針對(duì)MCU測(cè)試的具體問題及解決方法進(jìn)行詳細(xì)闡述。

一、難點(diǎn)與挑戰(zhàn)

1、MCU測(cè)試對(duì)自動(dòng)化要求極高

對(duì)于MCU芯片來說進(jìn)行大而全的Full  Characterization 的全覆蓋的測(cè)試是進(jìn)行失效暴露和定位的有效手段。MCU相對(duì)于其他類型的芯片在測(cè)試上有特別的需求點(diǎn)：內(nèi)部功能模塊多、測(cè)試用例多。

2、每個(gè)測(cè)試用例都需要對(duì)大部分引腳進(jìn)行遍歷

因此對(duì)于芯片F(xiàn)ull Characterization的測(cè)試來說，現(xiàn)在絕大多數(shù)芯片設(shè)計(jì)公司都希望用一種高效的自動(dòng)化測(cè)試方案。但由于沒有合適的軟硬件工具，編寫和維護(hù)測(cè)試用都需要大量的手動(dòng)操作，并且不同外設(shè)都是由不同工程師開發(fā)，如何有效進(jìn)行測(cè)試用例自動(dòng)化組織也是一大難題。如果不能夠進(jìn)行高效地全引腳全測(cè)試用例遍歷，將會(huì)耗費(fèi)大量的人工時(shí)間，拖慢整個(gè)芯片開發(fā)的周期。

3、MCU測(cè)試在特定的應(yīng)用場(chǎng)景下需要深度的軟硬件定制開發(fā)

以MCU數(shù)字通信接口測(cè)試為例，經(jīng)常會(huì)在特定應(yīng)用場(chǎng)景下遇到非標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議的支持，通常設(shè)計(jì)公司工程師會(huì)自己定制MCU/FPGA測(cè)試板對(duì)這些非標(biāo)協(xié)議進(jìn)行測(cè)試，這樣耗費(fèi)了大量工程師時(shí)間進(jìn)行專用測(cè)試板的開發(fā)，而這本非芯片測(cè)試的主要目的。

以智能電表類的MCU為例，其應(yīng)用場(chǎng)景需要監(jiān)測(cè)三相交流電，因此對(duì)引腳之間的同步性能要求較高，而這對(duì)于測(cè)試設(shè)備來說，不同儀表的高精度測(cè)試性能和低延遲同步能力要求也較高。

4、MCU測(cè)試對(duì)于數(shù)據(jù)分析的處理能力要求極高

以車規(guī)應(yīng)用為例，車規(guī)MCU芯片對(duì)于Spec的卡控要求很高，基于AECQ100的質(zhì)量訴求均要求車規(guī)芯片達(dá)到0 DPPM，因此在進(jìn)行車規(guī)MCU測(cè)試的時(shí)候需要反復(fù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，從而對(duì)Test Limit、對(duì)測(cè)試項(xiàng)進(jìn)行調(diào)整分析，并快速定位Failure Pattern進(jìn)行研發(fā)改進(jìn)。而目前絕大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)分析都是工程師通過大量的手動(dòng)excel分析，如何對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和多維度靈活變化（不同測(cè)試程序、不同測(cè)試硬件、不同溫度、工藝、電壓、激勵(lì)條件等等）則顯得非常困難。

5、MCU測(cè)試需要多個(gè)團(tuán)隊(duì)協(xié)作配合完成

MCU本身測(cè)試開發(fā)經(jīng)常將不同測(cè)試項(xiàng)分配給不同工程師，在數(shù)據(jù)分析處理上也包含研發(fā)工程師、產(chǎn)品工程師、測(cè)試工程師、質(zhì)量工程師等不同角色的配合。不同工程師的經(jīng)驗(yàn)不同，導(dǎo)致測(cè)試開發(fā)的質(zhì)量和對(duì)芯片的理解存在偏差，組合起來的測(cè)試方案和對(duì)問題的追溯往往需要大量的聯(lián)合調(diào)試反復(fù)溝通確認(rèn)，導(dǎo)致了大量時(shí)間和人力的浪費(fèi)。業(yè)界都期望有高效的工具縮短整個(gè)產(chǎn)品和測(cè)試開發(fā)的時(shí)間。

二、解決方案

孤波基于對(duì)MCU測(cè)試的深度理解給上述的痛點(diǎn)和問題提出了解決方案。孤波的MCU測(cè)試方案是由高度可配置化、高效自動(dòng)化執(zhí)行的軟件和可定制的硬件方案組成，結(jié)合孤波業(yè)界領(lǐng)先理念的研發(fā)測(cè)試協(xié)同軟件OneTest及OneData，更可快速達(dá)到上述的目標(biāo)。

1、基于測(cè)試用例IP化管理、可支持不同硬件快速添加的測(cè)試開發(fā)執(zhí)行軟件OneTest

孤波的OneTest研發(fā)測(cè)試協(xié)作開發(fā)工具能極大地提高開發(fā)效率和MCU自動(dòng)化程度。OneTest以產(chǎn)品Spec為驅(qū)動(dòng)，支持研發(fā)測(cè)試計(jì)劃導(dǎo)入，可將不同儀器設(shè)備（包括自定義測(cè)試板）快速添加，單個(gè)測(cè)試用例的深度調(diào)試，并且基于測(cè)試用例IP化的思想可將測(cè)試用例進(jìn)行有效組織實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化序列構(gòu)建，并且這些測(cè)試用例IP可復(fù)用到不同MCU外設(shè)和不同項(xiàng)目中。

基于OneTest的平臺(tái)特性，工程師將MCU設(shè)計(jì)公司現(xiàn)有不同廠商的儀器利用統(tǒng)一定義的驅(qū)動(dòng)API控制，并且抽象出其多個(gè)產(chǎn)品線通用的標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試方法IP。工程師可以在OneTest中調(diào)用任意的測(cè)試方法，并且組合任意的參數(shù)掃描組合，甚至是溫箱的溫度控制序列，在5分鐘內(nèi)就能完成一次參數(shù)遍歷所需要的配置。

圖片說明：OneTest特性參數(shù)掃描圖形化顯示

調(diào)試器如J-link、測(cè)試板如自制單片機(jī)板抽象均可添加到OneTest的儀器種類中。在此基礎(chǔ)上，OneTest測(cè)試流可以控制自動(dòng)化的MCU固件加載和燒寫，結(jié)合客戶固件源碼的版本控制策略，實(shí)現(xiàn)了芯片回歸測(cè)試過程。

2、針對(duì)特定應(yīng)用而開發(fā)的硬件方案

在MCU Power（電源類）測(cè)試中，工程師以往受儀器功能和對(duì)儀器使用熟悉程度的限制，對(duì)復(fù)雜上電條件的測(cè)試用例覆蓋率不足。我們基于多個(gè)儀器間共享時(shí)基、路由采集事件信號(hào)作觸發(fā)的方式，實(shí)現(xiàn)多引腳的同步、不同斜率、可自定波形的電源上電和實(shí)時(shí)電壓電流測(cè)量。

圖片說明：兩路不同斜率上電，同時(shí)采集三路電壓

類似地，我們利用共享時(shí)鐘和觸發(fā)的方式，結(jié)合對(duì)測(cè)試引擎并行度的設(shè)計(jì)優(yōu)化，為不同并行度設(shè)計(jì)的儀器提供了統(tǒng)一的并行執(zhí)行度。

在數(shù)字和串口通訊應(yīng)用上，孤波與儀器廠商合作重新定制了數(shù)字總線儀器的FPGA IP，向待測(cè)MCU芯片提供了基于邊沿采樣的儀器數(shù)字從機(jī)接口。這使得MCU作串口通訊主機(jī)的驗(yàn)證，不再需要客戶自行定制FPGA或單片機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)。實(shí)時(shí)獲取MCU串口發(fā)送數(shù)據(jù)流并進(jìn)行交互后，儀器還可定制對(duì)特定時(shí)序和指令的應(yīng)答，支持了非標(biāo)協(xié)議從機(jī)的快速原型和測(cè)試接口實(shí)現(xiàn)。

圖片說明：定制數(shù)字通信從機(jī)原型

3、高效的數(shù)據(jù)分析和處理

在新一版的芯片開始調(diào)試時(shí)，以往每個(gè)工程師拿到自己的測(cè)試數(shù)據(jù)后，會(huì)分別制成表格再收集進(jìn)行評(píng)審。現(xiàn)在工程師可利用孤波OneData數(shù)據(jù)分析工具，構(gòu)建快速實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)管理和報(bào)表分析。工程師可輕松在數(shù)據(jù)工具上進(jìn)行多維度數(shù)據(jù)處理，從而快速觀察產(chǎn)品PVT趨勢(shì)，不同測(cè)試之間差異。針對(duì)大批量的數(shù)據(jù)處理，更可幫助工程師快速向研發(fā)端提供失效模型分析和數(shù)據(jù)溯源，指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計(jì)迭代和工藝檢查。

圖片利用OneData檢視查找數(shù)據(jù)異常峰值

孤波的MCU測(cè)試方案建立在與MCU廠商實(shí)際工作落地執(zhí)行中的認(rèn)知與洞察基礎(chǔ)上，并深度結(jié)合了業(yè)界領(lǐng)先理念的基于數(shù)據(jù)與軟件平臺(tái)基建的方式，使得客戶在研發(fā)測(cè)試各個(gè)環(huán)節(jié)中的效率與質(zhì)量大大提高。