Wi-Fi芯片基于IFLEX量产测试开发浅析

　　张桂玉，任希庆(安普德（天津）科技股份有限公司，天津 300384)

　　摘 要：本文测试的芯片是一款针对物联网市场开发的高性能2.4 GHz/5 GHz双频Wi-Fi射频芯片，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、稳定性和传输距离远等特点，可以高度匹配音视频流媒体传输。广泛应用于无线流媒体音视频播放、虚拟现实、无人机、运动相机、车联网、工业控制、智能家居等领域。本文将对双频Wi-Fi芯片基于IntegraFlex平台量产测试开发流程的简要分析，主要围绕测试硬件和软件两个方面进行阐述。

　　关键词：2.4G/5G；双频Wi-Fi芯片；ATE IFLEX；量产测试；硬件和软件

　　0 引言

　　随着网络技术的不断进步，无线网络的传输速度也在不断提升，2.4 GHz/5 GHz双频Wi-Fi芯片的诞生可以满足网络传输快的特点，是Wi-Fi无线传输技术发展史上的一个里程碑。当芯片开发成功后需要产业化时，就需要进行量产测试，使芯片测试的各方面性能指标能够满足设计要求。因此自动化测试设备便是用于量产测试芯片的必选。我们需要依据芯片的设计指标选择适合的ATE测试设备，根据选好的设备设计并制作测试电路板，然后在设备上开发测试程序，调试，最后实现量产。

　　1 ATE测试设备的选择

　　首先需要根据芯片的封装形式、管脚数、并行度（一次自动测试芯片的数量）、频率指标、测试向量深度及芯片自身的特殊性，确定自动测试设备的类型。

　　我们需要测试的这颗芯片是2.4G/5G双频Wi-Fi芯片，包含数字、模拟和射频部分。封装形式是WLCSP73管脚，并行度设定为2，因为射频芯片测试射频部分时容易产生电磁干扰，所以暂时选择2个并行度测试。

　　我们根据以上芯片的特性及产品说明书，并且与设计团队沟通，选择自动测试设备Teradyne IntegraFlex（简称IFLEX）。IFlex测试系统是美国Teradyne公司生产的一种针对大产量的存储器、模拟、数字及射频功能进行并行测试的超大规模(VLSI)测试系统，IFlex测试系统总体外观如图1所示。

　　它的主要性能指如下 ^[1] 。

　　1)数字模拟部分：

　　● 具有高达200 MHz全格式化的驱动以及数据接受能力，及数据测试时钟；

　　● 配置可以达到1 056数字通道，进而提高数据测试能力；

　　● 具有64兆的图形存储深度；

　　● 每个通道具有独立(per pin)的测试电平以及测试时序；

　　● 具有高电压高电流(±30 V，±100 mA，或者±75 V，±350 mA)参数测量单元；

　　● 具有多个通道测试单元(Per Pin ParametricMeasurement Units，PPMU)，可以逐个通道对芯片进行测试；

　　● 具有高电压高电流板载参数测试单元(BPMU)，可以对需要进行高电压或者高电流测试的芯片进行测试；

　　● 具有能够提供高电压驱动的4个通道板，这些通道分别在每块通道板的0，4，32和36通道；

　　● 具有数/模转换，模/数转换测试选件板(ConverterTest Option，CTO)，可以对具有数/模转换、模/数转换功能的芯片进行测试；

　　● 具有内嵌存储测试选件板(Memory Test Option，MTO)，可以对一些具有存储功能的芯片进行测试。

　　2)射频部分：

　　● 多达44个射频通道，提高测试并行度；

　　● 6 GHz的发射源和测量能力，GPIO支持大于6GHz，2.7 GHz/6 GHz的调制解调能力；

　　● 时域，光谱，调制分析，功率，相位噪声，窄带捕获增强IP3，高输出功率和低噪声等；

　　● 6 GHz全部集成的矢量网络分析仪（配置图如图2）。

　　3）测试软件：图形化测试软件——IG-XL ^[2]

　　泰瑞达IG-XL软件是一个基于Windows NT技术的测试开发软件，它使测试过程的灵活性、可移植性以及质量水平达到了新高度。具有器件编程、模块化测试程序的特点，还可配有第三方工具。

　　2 芯片测试电路板的设计及制作

　　根据芯片的测试规范及自动测试设备的接口设计并制作测试电路板。此板卡设计的关键是避免并行测试时射频信号的相互干扰，因此板卡上PCB布线，以及元器件、射频线缆、插座探针的选择都应该有很强的抗干扰性能。板卡示意图如图3。

　　3 芯片测试程序的开发及调试

　　芯片测试程序是基于自动测试系统自带软件开发的针对芯片测试规范的一套代码 ^[3] ，是整个芯片量产测试的重要环节。开发初期需要与相关设计工程师一起确定测试项目及测试结果范围，然后制定测试计划，根据测试计划编写测试代码，校验代码是否正确。当测试程序校准无误后，需要用样片进行逐项调试，直到所有测试项目全部通过。最后测试多个不同批次的芯片，记录一些测试值，根据统计学方法计算出这些项目测试值的平均范围，以此确定测试程序的最终测试结果范围。

　　此芯片的测试项目如下：

　　● 开短路测试

　　● 漏电流测试

　　● 工作电流的每种状态测试

　　● 数字部分相关的DFT测试，包括SCAN,ATPG各种芯片内部寄存器链

　　● 射频部分功耗测试

　　● LDO/SMPS模块测试

　　● 射频LB/HB 发射功率参数测试

　　● 射频LB/HB接收灵敏度等参数测试

　　● 射频LB/HB接收ADC code、SNR、THD测试

　　● PLL LB/HB测试

　　● X-TAL 测试

　　4 结论

　　本文介绍了一颗双频Wi-Fi芯片量产测试开发的流程及相关技术问题。实际生产中开发的过程会更加具体，一般一款芯片的开发周期大概是1年左右，从设计、流片，到验证量产，测试工程师都应该全程参与，这样才能提高开发效率。开发成功后还需要一些工程批次的不断验证，来找到测试程序限值与芯片设计要求之间的平衡点，以此来提升芯片量产测试良率。同时也可以通过量产测试发现设计及制造过程中产生的缺陷，不断修改设计及制造参数，最后使芯片的量产良率达到一个较高的水平。

　　参考文献：

　　[1] IntegraFlex服务手册[Z].泰瑞达公司,2004 :5-30.

　　[2] IG-XL测试分析手册[Z].泰瑞达公司,1999:4-58.

　　[3] VBT测试语言[Z].摩托罗拉公司, 2000:10-22.

　　（注：本文来源于科技期刊《电子产品世界》2020年第06期第82页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。）