Wi-Fi芯片基于IFLEX量產測試開發淺析

　　張桂玉，任希慶(安普德（天津）科技股份有限公司，天津?300384)

　　摘?要：本文測試的芯片是一款針對物聯網市場開發的高性能2.4 GHz/5 GHz雙頻Wi-Fi射頻芯片，支持802.11 a/b/g/n，Wi-Fi Direct、Soft AP以及STA/AP 模式共存。具有高速性、穩定性和傳輸距離遠等特點，可以高度匹配音視頻流媒體傳輸。廣泛應用于無線流媒體音視頻播放、虛擬現實、無人機、運動相機、車聯網、工業控制、智能家居等領域。本文將對雙頻Wi-Fi芯片基于IntegraFlex平臺量產測試開發流程的簡要分析，主要圍繞測試硬件和軟件兩個方面進行闡述。

　　關鍵詞：2.4G/5G；雙頻Wi-Fi芯片；ATE IFLEX；量產測試；硬件和軟件

　　0 引言

　　隨著網絡技術的不斷進步，無線網絡的傳輸速度也在不斷提升，2.4 GHz/5 GHz雙頻Wi-Fi芯片的誕生可以滿足網絡傳輸快的特點，是Wi-Fi無線傳輸技術發展史上的一個里程碑。當芯片開發成功后需要產業化時，就需要進行量產測試，使芯片測試的各方面性能指標能夠滿足設計要求。因此自動化測試設備便是用于量產測試芯片的必選。我們需要依據芯片的設計指標選擇適合的ATE測試設備，根據選好的設備設計并制作測試電路板，然后在設備上開發測試程序，調試，最后實現量產。

　　1 ATE測試設備的選擇

　　首先需要根據芯片的封裝形式、管腳數、并行度（一次自動測試芯片的數量）、頻率指標、測試向量深度及芯片自身的特殊性，確定自動測試設備的類型。

　　我們需要測試的這顆芯片是2.4G/5G雙頻Wi-Fi芯片，包含數字、模擬和射頻部分。封裝形式是WLCSP73管腳，并行度設定為2，因為射頻芯片測試射頻部分時容易產生電磁干擾，所以暫時選擇2個并行度測試。

　　我們根據以上芯片的特性及產品說明書，并且與設計團隊溝通，選擇自動測試設備Teradyne IntegraFlex（簡稱IFLEX）。IFlex測試系統是美國Teradyne公司生產的一種針對大產量的存儲器、模擬、數字及射頻功能進行并行測試的超大規模(VLSI)測試系統，IFlex測試系統總體外觀如圖1所示。

　　它的主要性能指如下 ^[1] 。

　　1)數字模擬部分：

　　● 具有高達200 MHz全格式化的驅動以及數據接受能力，及數據測試時鐘；

　　● 配置可以達到1 056數字通道，進而提高數據測試能力；

　　● 具有64兆的圖形存儲深度；

　　● 每個通道具有獨立(per pin)的測試電平以及測試時序；

　　● 具有高電壓高電流(±30 V，±100 mA，或者±75 V，±350 mA)參數測量單元；

　　● 具有多個通道測試單元(Per Pin ParametricMeasurement Units，PPMU)，可以逐個通道對芯片進行測試；

　　● 具有高電壓高電流板載參數測試單元(BPMU)，可以對需要進行高電壓或者高電流測試的芯片進行測試；

　　● 具有能夠提供高電壓驅動的4個通道板，這些通道分別在每塊通道板的0，4，32和36通道；

　　● 具有數/模轉換，模/數轉換測試選件板(ConverterTest Option，CTO)，可以對具有數/模轉換、模/數轉換功能的芯片進行測試；

　　● 具有內嵌存儲測試選件板(Memory Test Option，MTO)，可以對一些具有存儲功能的芯片進行測試。

　　2)射頻部分：

　　● 多達44個射頻通道，提高測試并行度；

　　● 6 GHz的發射源和測量能力，GPIO支持大于6GHz，2.7 GHz/6 GHz的調制解調能力；

　　● 時域，光譜，調制分析，功率，相位噪聲，窄帶捕獲增強IP3，高輸出功率和低噪聲等；

　　● 6 GHz全部集成的矢量網絡分析儀（配置圖如圖2）。

　　3）測試軟件：圖形化測試軟件——IG-XL ^[2]

　　泰瑞達IG-XL軟件是一個基于Windows NT技術的測試開發軟件，它使測試過程的靈活性、可移植性以及質量水平達到了新高度。具有器件編程、模塊化測試程序的特點，還可配有第三方工具。

　　2 芯片測試電路板的設計及制作

　　根據芯片的測試規范及自動測試設備的接口設計并制作測試電路板。此板卡設計的關鍵是避免并行測試時射頻信號的相互干擾，因此板卡上PCB布線，以及元器件、射頻線纜、插座探針的選擇都應該有很強的抗干擾性能。板卡示意圖如圖3。

　　3 芯片測試程序的開發及調試

　　芯片測試程序是基于自動測試系統自帶軟件開發的針對芯片測試規范的一套代碼 ^[3] ，是整個芯片量產測試的重要環節。開發初期需要與相關設計工程師一起確定測試項目及測試結果范圍，然后制定測試計劃，根據測試計劃編寫測試代碼，校驗代碼是否正確。當測試程序校準無誤后，需要用樣片進行逐項調試，直到所有測試項目全部通過。最后測試多個不同批次的芯片，記錄一些測試值，根據統計學方法計算出這些項目測試值的平均范圍，以此確定測試程序的最終測試結果范圍。

　　此芯片的測試項目如下：

　　● 開短路測試

　　● 漏電流測試

　　● 工作電流的每種狀態測試

　　● 數字部分相關的DFT測試，包括SCAN,ATPG各種芯片內部寄存器鏈

　　● 射頻部分功耗測試

　　● LDO/SMPS模塊測試

　　● 射頻LB/HB 發射功率參數測試

　　● 射頻LB/HB接收靈敏度等參數測試

　　● 射頻LB/HB接收ADC code、SNR、THD測試

　　● PLL LB/HB測試

　　● X-TAL 測試

　　4 結論

　　本文介紹了一顆雙頻Wi-Fi芯片量產測試開發的流程及相關技術問題。實際生產中開發的過程會更加具體，一般一款芯片的開發周期大概是1年左右，從設計、流片，到驗證量產，測試工程師都應該全程參與，這樣才能提高開發效率。開發成功后還需要一些工程批次的不斷驗證，來找到測試程序限值與芯片設計要求之間的平衡點，以此來提升芯片量產測試良率。同時也可以通過量產測試發現設計及制造過程中產生的缺陷，不斷修改設計及制造參數，最后使芯片的量產良率達到一個較高的水平。

　　參考文獻：

　　[1] IntegraFlex服務手冊[Z].泰瑞達公司,2004 :5-30.

　　[2] IG-XL測試分析手冊[Z].泰瑞達公司,1999:4-58.

　　[3] VBT測試語言[Z].摩托羅拉公司, 2000:10-22.

　?。ㄗⅲ罕疚膩碓从诳萍计诳峨娮赢a品世界》2020年第06期第82頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。）