ADI перенесла LCR-каналы на probe card для четырёх параллельных сайтов
Ответ оказался физически простым и крайне неудобным для привычной лабораторной архитектуры: LCR-анализатор надо перенести на саму probe card. Analog Devices разместила модули ADMX2001 рядом с DUT и показала конфигурацию из четырёх параллельных измерительных каналов. Каждый модуль размером 38 × 63.5 mm приходит к площадке четырьмя проводниками HCUR, HPOT, LPOT и LCUR: ток возбуждения течёт по одной паре, потенциал снимается другой.
Оснастка, которая добавляет себя в результат
В обычной ATE-стойке измерительный прибор живёт далеко от кристалла или компонента. Между ними вырастают кабели, разъёмы, коммутаторы и сама probe card. Для ESR в единицах миллиом, ёмкости затвора силового транзистора или малой индуктивности эти детали дают собственные сопротивление, индуктивность, ёмкость и фазовый сдвиг. Их можно компенсировать калибровкой, однако при многосайтовой карте появляется ещё одна задача: паразитики каждого канала должны оставаться повторяемыми после механической сборки и смены оснастки.
Перенос канала к щупам уменьшает длину аналогового пути, а значит и число элементов, чьи параметры приходится вычитать из результата. Снаружи остаются цифровое управление и синхронизация. У ADMX2001 для этого предусмотрены SPI, UART и входы-выходы trigger; SPI допускает общую шину при отдельных chip-select. Получается распределённый измерительный фронтенд: probe card держит чувствительную аналоговую часть, а ATE задаёт сценарий, запускает сайты и собирает результаты.
Аналоговый путь у щупов, цифровая шина снаружи
Показанный ADI случай относится к ESR автомобильного специализированного конденсатора, а не к SiC- или GaN-транзисторам. Однако идея особенно интересна именно силовым приборам: ёмкость затвора, сопротивление открытого канала и параметры переходов напрямую связаны со скоростью переключения, потерями и устойчивостью драйвера. Модуль ADMX2001 рассчитан на измерение импеданса от DC и 0.2 Hz до 10 MHz, но паспортные диапазоны и заявленная базовая относительная точность 0.05% ещё ничего не говорят о точности конкретной probe-card-сборки. Ей нужны собственные open-short-load-компенсация и проверка на рабочих импедансах, частотах и уровнях возбуждения.
Четыре показаны, восемь заявлены
В опубликованной схеме нарисованы четыре модуля. Текст ADI говорит о масштабировании до 4–8 сайтов, однако отдельной восьмиканальной карты, межсайтового разброса и статистики времени теста не приведено. Корреляция с настольным LCR-метром тоже показана двумя иллюстративными точками: в одной из них получены 565.047 μF и 16.83 mΩ у bench-прибора против 570.974 μF и 17.647 mΩ у ADMX2001. Такая разница может быть приемлемой для задачи, однако без частоты, AC-амплитуды, DC bias, модели series/parallel и условий калибровки она не превращается в метрологический отчёт.
Самое сильное место этой архитектуры лежит вне рекламной цифры throughput. В измерительной системе probe card обычно считают оснасткой, которую надо откалибровать и постараться забыть. Здесь она становится носителем активных LCR-каналов. Это меняет геометрию задачи: вместо попытки протащить чистый аналоговый сигнал через всю ATE-стойку прибор приходит к месту, где сигнал ещё не успел обрасти паразитиками.