《半導(dǎo)體芯科技》雜志文章

SPEA公司半導(dǎo)體和MEMS測(cè)試業(yè)務(wù)部副總裁Emanuele Bardo與Silicon Semiconductor編輯Philip Alsop討論了該公司與半導(dǎo)體行業(yè)相關(guān)的自動(dòng)測(cè)試設(shè)備專業(yè)知識(shí)，重點(diǎn)介紹了技術(shù)創(chuàng)新以及公司的未來(lái)增長(zhǎng)計(jì)劃。

SPEA于1976年在意大利北部成立。創(chuàng)始人曾在著名的意大利公司Olivetti工作，后來(lái)在通用電氣工作，然后創(chuàng)立了SPEA。最初的業(yè)務(wù)與ICT測(cè)試儀的生產(chǎn)有關(guān)——用于組裝好的PCBA板的測(cè)試。

1993年，SPEA生產(chǎn)了第一臺(tái)半導(dǎo)體測(cè)試儀，一年后投入市場(chǎng)。作為歐洲公司，其第一個(gè)安裝基地是歐洲的主要半導(dǎo)體IDM公司。該公司的第一臺(tái)大批量半導(dǎo)體測(cè)試儀于1999年投放市場(chǎng)，后來(lái)在2002/2003年推出了第二代版本。SPEA隨后在2003/2004年滲透到傳感器市場(chǎng)。當(dāng)時(shí)，應(yīng)用并不多。一個(gè)早期的成功應(yīng)用是任天堂Wii，它包含首個(gè)三個(gè)軸向加速度計(jì)——這些加速度計(jì)是用SPEA機(jī)器進(jìn)行測(cè)試和校準(zhǔn)的。從那時(shí)起，消費(fèi)者業(yè)務(wù)推動(dòng)了傳感器業(yè)務(wù)的大量創(chuàng)新，其次是汽車(chē)行業(yè)。

△功率半導(dǎo)體器件對(duì)可靠性的需求不斷增長(zhǎng)，這促使SPEA開(kāi)發(fā)了一種專用的測(cè)試系統(tǒng)，能夠滿足對(duì)器件進(jìn)行完整的交流、直流、ISO測(cè)試要求。

在2009/2010年，再次受到汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)的推動(dòng)，SPEA開(kāi)始大力滲透高壓和大電流業(yè)務(wù)，該業(yè)務(wù)如今已成為公司最大的收入份額之一。2018年，SPEA推出了第二代面向器件的測(cè)試儀，即DOT（deviceoriented tester）。這是該行業(yè)最大的“革命”之一，引入了一種新的ATE構(gòu)思方式，成為歐洲、美國(guó)、亞洲（韓國(guó)、日本和中國(guó)大陸）的許多客戶的一個(gè)非常成功的代表性商業(yè)案例。如今，該公司的營(yíng)業(yè)額已超過(guò)2億歐元，目標(biāo)是在未來(lái)兩年內(nèi)突破3億歐元的關(guān)口。

SPEA公司在自動(dòng)測(cè)試設(shè)備市場(chǎng)中的地位目前排名第四。然而，該公司在兩個(gè)主要市場(chǎng)占據(jù)主導(dǎo)地位。在MEMS傳感器市場(chǎng)，公司占有60%以上的市場(chǎng)份額，在高電壓大電流半導(dǎo)體產(chǎn)品市場(chǎng)也占有重要地位。最大的新聞是，在過(guò)去由其兩個(gè)主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手主導(dǎo)的模擬混合信號(hào)方面，SPEA的市場(chǎng)份額在過(guò)去四年中增長(zhǎng)了兩倍多。根據(jù)該公司的四年路線圖，該公司的機(jī)器設(shè)計(jì)大大降低了測(cè)試成本，SPEA預(yù)計(jì)將上升到整體排名第三的市場(chǎng)地位。

關(guān)于SPEA如何在市場(chǎng)上脫穎而出，以及它在半導(dǎo)體測(cè)試方面與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的不同之處，Emanuele解釋說(shuō)：對(duì)于所有ATE供應(yīng)商來(lái)說(shuō)，測(cè)量電壓和電流是一樣的。當(dāng)然，如果你必須以一定的精度測(cè)量五伏電壓，或者你有這個(gè)規(guī)格，或者你沒(méi)有，關(guān)鍵是你如何做到這一點(diǎn)，以及如何使它具有成本效益。為了使今天的事情具有成本效益，你必須研究?jī)蓚€(gè)主要課題——設(shè)計(jì)架構(gòu)以及機(jī)器中的分布式智能。因此，該機(jī)器的架構(gòu)帶來(lái)了兩個(gè)主要優(yōu)勢(shì)——擁有高度模塊化和可配置的部件，其整體資本支出成本明顯低于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。第二個(gè)課題是你如何設(shè)計(jì)你的儀器和背板，以獲得最高的多站點(diǎn)效率——半導(dǎo)體測(cè)試需要多站點(diǎn)測(cè)試以獲得成本優(yōu)勢(shì)。因此，關(guān)鍵問(wèn)題是，在并行測(cè)試期間，每次添加一個(gè)站點(diǎn)，測(cè)試時(shí)間的百分比會(huì)增加多少？所以，如果你的效率是99%，這是一個(gè)尚可的數(shù)字，但如果你的效率是99.95%，這就是一個(gè)完全不同的數(shù)字了，它代表著成本的節(jié)省。因此，這兩個(gè)元素是由這個(gè)測(cè)試的架構(gòu)驅(qū)動(dòng)的。

Emanuele繼續(xù)說(shuō)道：“另一個(gè)課題是你今天在機(jī)器中加載的智能功能。這種類型的設(shè)備——它們使用自己的智能來(lái)自我控制自己的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，以便機(jī)器可以在生產(chǎn)車(chē)間的空閑時(shí)間自動(dòng)重新校準(zhǔn)。這與舊的工作模式不同，在這種模式下，設(shè)備和測(cè)試儀運(yùn)行一定時(shí)間，就可以進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)操作，然后進(jìn)行診斷和校準(zhǔn)等?！?/p>

“我們引入的最大優(yōu)勢(shì)正是這三個(gè)，即設(shè)備的架構(gòu)、多站點(diǎn)效率和智能化?？傮w而言，這代表了成本的節(jié)約。當(dāng)你開(kāi)始將成本分成不同的部分并且同步采取行動(dòng)時(shí)，你就可以將這些成本大幅降低。這就是競(jìng)爭(zhēng)因素，也是大客戶考慮改變其測(cè)試平臺(tái)的原因?！?/p>

就SPEA的產(chǎn)品和服務(wù)組合而言，DOT測(cè)試儀是最大的創(chuàng)新。DOT的意思是面向器件的測(cè)試儀，這個(gè)名字本身就代表了公司架構(gòu)向前邁出的一大步，因?yàn)榕f的ATE機(jī)器，它們?cè)?jīng)有純的模擬卡、純的數(shù)字卡、單處理卡、高壓卡等?？蛻粜枰x擇部件，這些還不在預(yù)算之內(nèi)，而且還要求他們的應(yīng)用團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)一個(gè)PCB接口，以便專門(mén)連接產(chǎn)品和測(cè)試儀接口。

借助DOT，還有SPEA本身具有的可配置的板卡。因此，客戶可以根據(jù)其產(chǎn)品組合，他可以在一塊電路板上，將模擬、數(shù)字、信號(hào)處理和電源的邏輯組合配置在一起，這樣，客戶就可以用一個(gè)板卡并行測(cè)試一個(gè)、兩個(gè)、四個(gè)或八個(gè)器件，然后用所需的同一種板卡數(shù)量來(lái)增加測(cè)試儀的數(shù)量。這是巨大的成本優(yōu)勢(shì)，也是我們實(shí)現(xiàn)多站點(diǎn)效率的技術(shù)因素。因此，這是SPEA在混合信號(hào)測(cè)試儀方面的主要優(yōu)勢(shì)之一。

SPEA公司在與電力電子相關(guān)的高電壓、高電流測(cè)試方面也擁有非常強(qiáng)大的技術(shù)路線圖。這個(gè)市場(chǎng)，直到三年前還是一個(gè)非常小的市場(chǎng)，現(xiàn)在正在蓬勃發(fā)展。即使在2023年，在半導(dǎo)體行業(yè)市場(chǎng)普遍下滑的一年里，唯一實(shí)現(xiàn)兩位數(shù)增長(zhǎng)的細(xì)分市場(chǎng)就是功率器件和分立器件——由汽車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)和充電站驅(qū)動(dòng)。在這個(gè)細(xì)分市場(chǎng)中，SPEA非常領(lǐng)先，因?yàn)樗c重要的IDM公司合作，并達(dá)到了所有電壓標(biāo)準(zhǔn)和所需的精度。因此，這兩個(gè)細(xì)分市場(chǎng)是公司目前投資最多的細(xì)分市場(chǎng)。

在SEMICON West 2023上，SPEA推出了一些創(chuàng)新技術(shù)。這次展會(huì)對(duì)公司來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常積極的活動(dòng)——美國(guó)市場(chǎng)確實(shí)“需要新供應(yīng)商從舊的ATE供應(yīng)商的壟斷中走出來(lái)的創(chuàng)新”。在前面已經(jīng)提到的架構(gòu)方面，SPEA已經(jīng)開(kāi)發(fā)了超高速數(shù)字引腳，該引腳將成為低成本混合信號(hào)測(cè)試儀的一個(gè)選項(xiàng)，其概念是您可以使用高速數(shù)字引腳部分配置其中一張卡。SPEA今天擁有的所有產(chǎn)品，都具有以太網(wǎng)、HDMI等高速接口。

降低高速數(shù)字測(cè)試的測(cè)試成本一直是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，通過(guò)這種類型的創(chuàng)新，SPEA提供了配置具有低速數(shù)字、高速數(shù)字、模擬和信號(hào)處理通道的板卡選項(xiàng)，成本極具競(jìng)爭(zhēng)力。這與混合信號(hào)有關(guān)。

△創(chuàng)新的DOT測(cè)試平臺(tái)滿足了BMS、SerDes、運(yùn)算放大器、PMIC、MEMS和傳感器、微控制器等應(yīng)用的測(cè)試要求。

該公司在SEMICON West上討論的另一個(gè)重要話題是碳化硅產(chǎn)品測(cè)試的新興需求，其中額定電壓超過(guò)3000伏，并在路線圖中還有可能超過(guò)6000伏。

SPEA最近推出的另一項(xiàng)重大創(chuàng)新集中在自動(dòng)維護(hù)上。Emanuele解釋說(shuō)：“舊的ATE系統(tǒng)的工作方式是運(yùn)行一定小時(shí)，然后進(jìn)入預(yù)防性維護(hù)模式，機(jī)器必須進(jìn)行校準(zhǔn)調(diào)整，并最終進(jìn)行診斷。我們能夠做的是知道測(cè)試人員何時(shí)有空閑時(shí)間。如果你做一個(gè)計(jì)算，這個(gè)時(shí)間在一個(gè)月內(nèi)非常顯著。那么，我們就能夠了解測(cè)試儀何時(shí)會(huì)閑置一段時(shí)間。”

“在這一時(shí)間點(diǎn)上，我們可以運(yùn)行校準(zhǔn)程序的一個(gè)子集，以驗(yàn)證校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的漂移。我們能夠隨著時(shí)間的推移來(lái)跟蹤和記錄這些數(shù)據(jù)。而且，我們能夠預(yù)測(cè)儀器何時(shí)可能超過(guò)校準(zhǔn)閾值。而當(dāng)?shù)搅诉@一時(shí)間點(diǎn)時(shí)，當(dāng)我們有這個(gè)預(yù)測(cè)，我們就能夠自動(dòng)重新校準(zhǔn)機(jī)器，而不是留有適當(dāng)余量的將測(cè)試儀設(shè)置為PM狀態(tài)?！?/p>

這種自動(dòng)維護(hù)/校準(zhǔn)創(chuàng)新是工業(yè)4.0的實(shí)際應(yīng)用——使測(cè)試儀足夠智能，因此它可以自動(dòng)控制數(shù)據(jù)漂移并最終重新校準(zhǔn)。

SPEA在工業(yè)4.0方面引入的另一個(gè)功能是開(kāi)發(fā)一種能夠計(jì)算繼電器壽命的測(cè)試儀。所有ATE都裝滿了機(jī)械和固態(tài)繼電器。這些部件遲早會(huì)失效，因?yàn)樗鼈兌加幸欢ǖ氖褂脡勖Ｄ軌蛄私獍惭b在測(cè)試儀中的易損件的使用壽命，并能夠預(yù)測(cè)使用壽命結(jié)束，這是一項(xiàng)非常重要的進(jìn)步，因?yàn)樗梢詭椭蛻魷p少停機(jī)時(shí)間并提高制造效率。

從工業(yè)4.0到人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)只是一小步，正如Emanuele所承認(rèn)的那樣：“人工智能將在未來(lái)帶來(lái)巨大的潛力，我認(rèn)為像我們這樣的供應(yīng)商將有可能幫助我們的客戶將測(cè)試程序和測(cè)試應(yīng)用程序從一臺(tái)機(jī)器遷移到另一臺(tái)機(jī)器。正如我之前所說(shuō)，我們進(jìn)入市場(chǎng)有點(diǎn)晚，我們提供競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，但我們的客戶最頭疼的一個(gè)問(wèn)題是，我們已經(jīng)有很多產(chǎn)品在機(jī)器A上運(yùn)行，我們需要在SPEA上進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在此測(cè)試程序遷移期間，使用人工智能提供幫助將是未來(lái)的一大機(jī)遇。”

“這將是我們可以為客戶提供巨大優(yōu)勢(shì)的下一步。我們的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)和軟件團(tuán)隊(duì)正在研究這個(gè)課題，因?yàn)檫@不僅關(guān)系到人工智能本身，還關(guān)系到我們?nèi)绾卧O(shè)計(jì)我們的軟件架構(gòu)，使其友好，以便使用人工智能工具自動(dòng)完成遷移，并具有客戶想要的適當(dāng)保密級(jí)別?！?/p>

雖然圍繞半導(dǎo)體行業(yè)無(wú)處不在的保密協(xié)議使Emanuele無(wú)法分享有關(guān)SPEA如何幫助特定公司的細(xì)節(jié)，但他能夠?qū)φ谶M(jìn)行的工作類型提供一些高層次的看法。

Emanuele說(shuō)：“在過(guò)去的兩年里，我們?cè)贐MS（Battery Management System，電池管理系統(tǒng)）測(cè)試方面發(fā)揮了極其重要的作用。我們幫助一家主要客戶降低了50%以上的運(yùn)營(yíng)成本，這要?dú)w功于我們?yōu)樵摌I(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)的具有極高精度的專用儀器。您可以理解，將我們現(xiàn)有機(jī)器的產(chǎn)量提高一倍，再加上我之前提到的所有優(yōu)勢(shì)，可以節(jié)省大量成本，節(jié)省占地面積等。這是我們?nèi)〉玫淖畲蟪晒χ弧！?/p>

△DOT800測(cè)試平臺(tái)融合了工業(yè)4.0的元素，包括自動(dòng)維護(hù)功能、數(shù)據(jù)收集和分析，以及可以輕松從傳統(tǒng)測(cè)試儀遷移測(cè)試程序服務(wù)的人工智能。

“我們還為另一家主要客戶提供了傳感器測(cè)試支持，由于我們的多站點(diǎn)能力比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手高出十倍，他們能夠獲得非常大的市場(chǎng)份額。這是我們多年來(lái)建立的合作伙伴關(guān)系的兩個(gè)非常好的例子，它們?yōu)槲覀兊膬蓚€(gè)主要客戶帶來(lái)了很多優(yōu)勢(shì)?！?/p>

展望未來(lái)，Emanuele預(yù)計(jì)SPEA將在所有領(lǐng)域繼續(xù)保持有機(jī)增長(zhǎng)。模擬混合信號(hào)領(lǐng)域和電源領(lǐng)域的增長(zhǎng)率最高，它們是非常大的細(xì)分市場(chǎng)，也是SPEA重點(diǎn)推出其大部分創(chuàng)新的細(xì)分市場(chǎng)。

傳感器業(yè)務(wù)仍在增長(zhǎng)，但速度與前幾年不同。也就是說(shuō)，傳感器業(yè)務(wù)在中國(guó)大陸的增長(zhǎng)令人印象深刻，SPEA在其中發(fā)揮主導(dǎo)作用，最近也建立了合作伙伴關(guān)系。模擬混合信號(hào)和高功率領(lǐng)域的高增長(zhǎng)給公司帶來(lái)了許多挑戰(zhàn)。SPEA最近批準(zhǔn)了一項(xiàng)大規(guī)模投資，將在未來(lái)兩年及以后將產(chǎn)能提高兩倍半以上。

Emanuele總結(jié)道：“這是一項(xiàng)巨大的投資，不僅在意大利總部，而且在全世界。當(dāng)然，因?yàn)槲覀冋趤喼?、中?guó)、東南亞、美國(guó)和歐洲的所有國(guó)家發(fā)展我們的組織。通過(guò)擴(kuò)大我們的客戶群，我們的客戶需要更快的響應(yīng)時(shí)間，他們需要應(yīng)用能力，他們需要服務(wù)能力，他們需要本地維修中心。這就是所有投資的重點(diǎn)所在——盡可能地貼近客戶。”

在技術(shù)未來(lái)方面，SPEA從硬件和軟件的角度制定了五年的路線圖。該公司與主要客戶分享其計(jì)劃，并定期收到有關(guān)他們自己的計(jì)劃（他們要去哪里）的反饋。它還與個(gè)人客戶合作，以驗(yàn)證創(chuàng)新。Emanuele解釋說(shuō)：“最近，我們還引入了以下做法：一旦我們推出了新設(shè)備或新設(shè)備功能，我們就會(huì)與客戶合作，確定他們具有特定的技術(shù)要求的某一產(chǎn)品可以采用該創(chuàng)新，我們共同努力縮短驗(yàn)證時(shí)間，并通過(guò)經(jīng)過(guò)充分驗(yàn)證的解決方案以改進(jìn)的方式加快上市時(shí)間。”

審核編輯 黃宇