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测试应用快速扩大阵列持续推动SMUs仪器技术
[发布时间]:2011年9月22日 [来源]:中电网 [点击率]:7185
【导读】: 自20年前推出SMU以来,源测量单元(SMUs)已演变成一个多用途的仪器类别,人们经常要求SMU解决电子行业应用的快速扩大阵列: 半导体设备制造,工艺开发和产品研发设计 电子产品的生产验证,如便携...

 

            图4:TSP-Link网络实例,含3个源数据仪表

TSP-Link省去了连接多个源数据仪表的需求,只需一条带宽有限的GPIB总线就可以满足需求。有了TSP-Link技术,只需将一个源数据仪表与GPIB总线相连,其他源数据仪表则与“菊花链”配置(通过便宜的CAT5e交叉线连接)相连。首先,通过TSP-Link技术将其他源数据仪表连接,这些仪表的源测量单元(SMU)以第一个源数据仪表的额外源测量单元(SMU)通道形式出现,通过在第一个源数据仪表上运行脚本就可以快速访问。

与组件源测量单元(SMU)不同,利用TSP-Link技术实现的通道扩展不限于主机的少数插槽。TSP-Link技术的无主机扩展最多允许连接32个仪表,有可能创建一个包含64个源测量单元(SMU)通道的系统。此外,由于源测量单元(SMU)是基于仪表的,可用电源数量不限于底板提供的电源。即使在基于大功率组件源测量单元(SMU)系统中,某些型号也只能提供最大84W的电源。通过接口TSP-Link可以连接32个2651A型大功率源数据仪表,这样创建的系统就可以提供6.4kW直流电源。

TSP-Link技术提供了一流的系统扩展方法,不需要昂贵的GPIB适配器和线缆,而且通过大量减少仪表与主机之间通信数量,可以提高系统吞吐量。不过,TSP-Link技术的真实功率在于其同步运行多个测试提高吞吐量的能力。除了源测量单元(SMU),无论它们是在底板上基于组件的SMU还是在GPIB总线上基于仪表的SMU,访问总线是受限的,主机每次必须向每个SMU发送命令。为系统增添更多的SMU意味着增加主机必须处理的器件数量,主机必须向其发送命令。由于在这些系统中,每次只能向一个SMU发送命令,因此所有测试都必须按顺序进行。

再通过TSP-Link接口连接的系统中,可以对网络中的仪表进行分组,每组拥有自己的测试脚本处理器,能够与系统中的任何其他组并行运行脚本。分组中可以包括单一源数据表或多个源数据表,而且通常可以根据测试器件所需的SMU通道数量进行分组。例如,如果正在测试的器件是一个四端口(栅极、漏极、源极、基极)MOSFET,对晶圆进行测试,而且每个管脚需要一个SMU,那么可以将其分组为两个双通道源数据表,如2636A型双通道系统源数据表。一旦确定分组而且为每组指定运行的脚本,主机就可以通过一个命令指示所有组开始并行运行。由于在内存中已经存储每组的脚本,主机只需再次发送命令就可以进行反复测试。

以晶片上的4端口MOSFET为例,假设一个TSP-Link网络包括一个组以及一个完整的测试序列,步骤如下:
主机发送开始执行的命令。
脚本运行并对器件进行一系列完整的测试。
数据反馈至主机,同时探测台将探针移至下一个测试点。
如果整个序列需要1秒钟完成,那么照此速度,每分钟就可以测试60个点位。如果为TSP-Link网络添加另外一组,测试仍然只需1秒钟完成。不过,增加第二组后,有可能对两个器件并行测试,因此吞吐量将翻倍,即每分钟测试120个点位。利用TSP-Link技术,只需为网络添加分组,就可以提高系统吞吐量。

支持最大性能的I/O连接器
吉时利工程师为源数据表选择了输入/输出连接器,旨在为目标应用提供最大性能。对于中级信号范围,banana连接非常适合传输信号并提供最大的易用性,这也是2400 系列源数据表提供这种连接的原因。不过,对于那些电流很大或很小的应用H,banana连接则不能支持所需的性能等级,因袭必须使用其他连接器。
对于像2651A型大功率源数据表这样的大电流源数据表,其直流电流高达20A,脉冲电流高达50A。

常见的banana连接器的额定电流是15A,接触电阻高达10 mΩ。在50A电流时,仅这个接触电阻就将带来0.5V的压降。吉时利选择使用性能更优的菲尼克斯连接器,其额定电流高达76A DC。这种连接器的电流容量额定值不仅足以满足2651A型仪表需求,而且其接触电阻非常低,不会在测试引线产生过大的压降,从而实现了性能最大化,减缓上升和稳定时间。菲尼克斯连接器的额定接触电阻仅为0.3 mΩ,在50A电流时的压降仅为15mV。为了便于器件连接,连接器与螺旋式接线柱已进行匹配,提高了易用性。

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