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五大趨勢決定量測自動化未來
 

【作者: 王明德】   2014年05月02日 星期五

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自動化量測具備高彈性特色,為競爭日益激烈的電子產品製造商,提供了高性價比的量測解決方案,從大方向來看,自動化量測從2010年開始,有五項較為明顯的趨勢,這些趨勢將使的此一產業出現與以往不同的面貌。


相較於單機式量測技術,自動化測試大量應用了各類PC技術,雖然整體效能較弱,不過具備了開放性與模組化特色,讓自動式測試具備了高度彈性,無論在系統擴充或採購成本,都更具優勢,尤其在自動化測試導入PCI Express後,傳輸速率大幅提昇,應用領域快速拓展,就目前來看,自動化測試技術在2013年後會走向幾個趨勢。


圖一
圖一

首先是標準化,現在各類產品面臨的上市時間壓力愈來愈大,為提昇研發、生產效率,系統標準化成為必須,系統標準化才能促使作業標準化,整體運作狀態也才能被有效評估,要進行自動化量測標準化,可以從軟硬兩個部份進行,硬體面是讓設備在嚴苛標準與全無標準的光譜兩端取得平衡,全無標準會導致標準不一,無法依需求調整生產作業時間,致使產品上市時間拉長,品質也難以控制,反過來看,若標準太過嚴苛,會導致設計過於保守且廢品過多造成成本高漲,要在兩者之間的平衡拿捏,可透過標準化平台來達成。


標準化測試充分掌握品質


標準化平台具備了必要的測試功能,而且其彈性化架構可依各企業需求不同而調整,導入後企業在反覆測試微調,找出最符合需求的標準,之後便以此作為作業核心標準,即可取得最佳效率。


軟體面是利用通用軟體架構來建立系統通用介面,通用模組化軟體可用來處理資料庫、報表紀錄、硬體抽象層與操作介面,同時軟體也應具模組化設計,以便可隨時插入、更換測試指令碼,標準化軟體也可讓工程師更專注研發項目,不必分心開發測試管理與企業連結方案。


多通道RF測試拓展全新領域


第二部份是多通道RF測試,RF以往是自動測試系統的弱項,不過在PC技術大量導入後,已逐漸將應用觸角延伸到此,自動化測試在RF將會鎖定兩大領域發展,包括MIMO(Multi-input Multi-output,多點輸出輸入)與SoC(System-on chip,系統單晶片),MIMO在RF技術的優勢,是在不必更動頻寬的作為下,提昇資料傳輸量,SoC則是在單一晶片下,整合不同射頻技術,這兩者都會引發量測新需求,在此情況下,工程師就會需要多通道的RF量測設備,以利同時進行多方測試。


多通道的需求來源,在於現在電子產品的高整合性,以智慧型手機來說,現在都會具備多種無線傳輸技術,例如WCDMA、藍牙、WLAN、GPS等,這些無線技術若都建在SoC,使用多通道儀器就可大幅提昇測試量,減少測試次數,讓儀器的效能得以順利發揮,雖然現在已有多重RF同步化儀器,不過無法達到相位同調,自動化量測可以完整同步化各組RF儀器的局部震盪、ADC取樣時脈達到真正的相位同調。


P2P運算有看頭的新領域


第三個趨勢是點對點運算(Peer to Peer ,P2P),這是指在分散式架構下,處理多重節點的作業方式與資源分配,在資料量龐大的領域中,不可能像PC一樣只用一組核心進行運算,而是建置多組核心運算,再彼此串連,這類傳輸的拓璞方式,每秒鐘至少要能傳送數個Gigabyte的資料,而且成星狀,點與點之間可互相傳遞,不必經過中央集線,而且要在1秒鐘之內完成資料擷取與訊號處理。此外更重要的是,使用者可客製化處理節點,就目前來看,可以滿足這些要求的只有PCI Express,PCI Express被認定為唯一可讓客製化測試儀器的資料傳輸量,達到上述需求的匯流排。


點對點運算需要的分散式、高效能架構,其實到目前為止都仍未完全成熟,未來將有更多的創新技術應用於此,而從長遠來看,點對點運算已是大勢所趨,接下來的傳輸量只會愈來愈大,測試需求也會漸趨複雜,自動化測試設備的彈性化與客製化特性,可充分貼合測試需求,在短時間內組成適合儀器,提昇測試效率。


更複雜的嵌入式架構


第四個趨勢是嵌入式設計與測試,嵌入式系統架構現在愈來愈複雜,這不但使得測試程序必須更多樣,也讓檢驗使用範例時難度更高。在此情況下,測試者必須簡化設計與測試程序,而這些程序往往又必須重寫測試程式碼、測試範例等,這些程序都會對開發商帶來沈重的人力與資源負擔,同時也會影響產品上市時間。


要解決這些問題,可利用自動化測試的重複設計與測試特色,來減少設計流程中的測試次數,不必再像現在,必須不斷嘗試在開發程序中,重複利用測試模型的方式,現在的即時測試軟體都可再次使用測試作業,因此可以避免程式碼傳輸與重新撰寫,這些造成系低落的問題。


FPGA提昇可重設性


第五個趨勢是可重設式的儀器,測試儀器的重設原因相當多,像是測試需求重定、儀器送修時的替代品等,現在有廠商推出具有FPGA的自動化量測設備,讓系統的重設能力更強。


FPGA是現場可編輯邏輯陣列閘,與ASIC(特殊應用IC )不同的是,FPGA可以重複編輯程式,讓工程師可以設定晶片以建立客製化功能,FPGA的可重設特性,讓使用者在重新編譯不同的電路組態時,可立即賦予完全不同的特性。


其實FPGA應用於量測儀器有有超過10年的歷史,不過實際嵌入自己邏輯的工程師並不多,主要原因在於工程師必須熟悉Verilog或VHDA等語言,以初階語法描述硬體行為,才能有效發揮FPGA的技術。


就應用面來看,目前軍事與航太等領域,使用FPGA儀器都已有多年歷史,現在自動化測試儀器廠商,計畫把產品推廣到在一般消費性產品,乃至於汽車、醫療、交通等領域。


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