测试设备

可穿戴电子设备老化测试指南新兴消费电子领域市场规模不断扩大，以VR，智能手表，蓝牙耳机，健身追踪器，助听器，心脏起搏器等为代表的可穿戴电子设备发展迅猛。大多数的可穿戴电子设备都要经过质量和性能测试，包括老化测试，腐蚀测试，机械物理测试，电池测试，可用性测试，安全测试等等。大部分可穿戴电子设备生产商面临以下3个问题：我的可穿戴电子设备每个部件应该使用哪种合适的材料？我的可穿戴电子设备的使用寿命符合预期吗？我的可穿戴电子设备性能符合预期吗？可穿戴设备由不同的材料制成，如彩色热塑性塑料或橡胶材料、密封剂和接头、显示器、照相机和保护膜等。这些材料都对紫外线辐射、可见光，温度和湿度敏感。此外，随着佩戴者的行程轨迹，可穿戴电子设备有时使用在户外，有时使用在室内，但世界范围内的气候因地理位置不同，温度，湿度，太阳光辐照度等方面有很大的差异。翁开尔公司代理的美国Q-LAB研发生产了Q-SUN氙灯老化箱适用于可穿戴电子设备的老化测试。通过使用Q-SUN氙灯老化箱对可穿戴电子设备进行耐候性老化测试，用户可以了解可穿戴电子设备每个部件应该使用哪种正确的材料，以及使用寿命和外观是否达到预期等。可穿戴电子设备产品老化主要影响因素太阳光可穿戴电子设备产品主要的压力因素是太阳光，温度和水。太阳光辐射和产品温度是导致聚合物材料降解的两个主要因素，紫外光是材料光降解的关键因素，可见光的关键部分通常仅限于波长范围在380nm-420nm的富含能量的紫光和蓝光，这两种颜色会完整吸收可见光谱的各自部分，导致可穿戴电子设备褪色。热户外暴晒的产品温度很大程度受到颜色的影响，黑色产品表面在户外可以达到65℃，在车内甚至可以达到100℃以上。白色产品表面则温度相对低。此外，可穿戴电子设备也会受到通过其运行能量和佩戴者的体温而受到影响，反应速度随着温度的升高而增加，这对聚合物的光降解也产生了影响。水可穿戴电子设备的聚合物材料在吸水时会膨胀，当水蒸发时，会发生收缩，这个过程会导致机械应力，一般情况下，水的影响只有在水渗入几个小时以上才是重要的。当聚合物吸收水，玻璃转化温度会明显下降，氧气扩散率增加，光氧化和水解反应发生，聚合物基体降解，最终导致物理强度损失。可穿戴电子设备耐候性老化测试解决方案-Q-SUN氙灯老化箱Q-SUN氙灯老化试验箱可用于可穿戴电子设备耐候性测试，提供与产品在室内、户外环境条件下所接触的相同的老化因素。采用氙弧灯光源模拟全光谱太阳光，并通过不同的滤光片适当过滤，得到特定的光谱。通过水喷淋、冷凝和湿度等模拟潮湿环境。可穿戴电子设备的耐候性测试涉及材料的长期降解测试，大部分材料的降解受环境影响。加速老化测试主要检测太阳光，温度和水对可穿戴电子设备的影响，以反映它们的使用寿命。目前市场上没有针对可穿戴电子设备的具体测试标准，传统的材料，如聚合物和涂层，可以使用现有的ISO、ASTM和其他标准进行测试，但针对某些类型的产品可以根据客户的要求进行测试裁剪，以反映老化情况。举例：模拟可穿戴电子设备户外老化测试参考标准：ISO4892-2（塑料.实验室光源暴露方法.第2部分:氙弧灯）ISO 4892-2:2013指定了样品暴露在氙灯光照环境下，模拟户外综合老化效果（包括温度、湿度/潮湿环境下）的测试方法，以再现产品在实际使用过程中暴露在光照环境或者经过窗玻璃过滤的光照环境产生的老化效果。具体设置Q-SUN氙灯试验箱符合DIN EN ISO 4892-2:2013翁开尔40年专业资深代理美国Q-LAB系列产品，欢迎致电咨询。

近日消息，日本芯片测试设备（ATE）大厂Advantest（爱德万测试）将全资收购总部位于荷兰兹沃勒的Salland Engineering以及其旗下的子公司Applicos，但收购金额暂未披露。资料显示，Salland Engineering是一家国际领先的测试技术与工程公司，专门提供解决方案和服务，帮助半导体制造商提高测试效率和质量。Salland Engineering自1992年成立以来一直致力于此，已通过ISO 9001:2015认证，总部位于荷兰兹沃勒，业务遍布全球。据了解，Salland Engineering主要设计并制造高品质仪器，供客户升级其自动测试设备(ATE)和/或测试与测量装置的性能或通道密度。这些仪器可为客户提供了一种经济有效的方式来延长其ATE投资的吞吐量和使用寿命。同时，Salland Engineering还提供广泛的工程服务，包括测试程序开发和转换、测试程序优化、负载板开发和故障分析。除了开发能力外，该公司还拥有内部测试和分析设备，可提供从样品和工艺鉴定到欧洲中型批量生产测试的芯片测试，还提供从原型设计、制造到高级测量解决方案维修服务的供应链服务。Applicos自1993年以来一直致力于设计和制造高性能的混合信号测试解决方案，制造用于混合信号测试的标准仪器。这些仪器可以独立使用，也可以与其他测试系统结合使用，适用于实验室详细分析和生产环境。该公司还提供多种任意波形发生器、数字化仪模块和特殊（模拟）功能模块可供选择。Salland Engineering也发表声明表示，Salland Engineering和Applicos将加入领先的半导体测试设备供应商Advantest Corporation，成为Advantest Europe GmbH的独立全资子公司。Salland Engineering称，“此次收购将Salland在测试仪器和服务方面的专业知识与爱德万测试全面的半导体测试设备相结合，有助于我们更好地满足全球客户群的需求。我们作为爱德万测试集团的独立子公司进行整合，增强了我们的工程能力，扩大了我们的业务范围，并使我们能够在这个充满活力的全球市场中保持竞争力，同时确保为我们的忠实客户群提供不间断的服务。”这次收购不仅扩展了爱德万测试在全球半导体测试市场的业务范围，也可能增强其在高端测试技术领域的竞争力。通过整合Salland Engineering和Applicos的技术和服务，爱德万测试能够为客户提供更加全面和高效的解决方案，从而进一步巩固其市场地位。

相对于半导体技术迅猛发展，制程工艺不断缩小的迭代周期，与半导体产业一路相伴的测试设备产业似乎“缓慢”得多。在全球半导体测试设备龙头爱德万测试（ADVANTEST）的官网上，其分别推出于1999年、2003年的两款测试设备V93000测试系统和T2000测试系统至今依然有出货记录。根据爱德万测试的官方数据，V93000机型在2017年创下累计出货5000台的记录，在2019年仍有单笔订单超过30台的情况。同样地，另一家测试机龙头泰瑞达的一款推出于2001年的数模混合测试平台至今也仍在该公司的官网销售。作为半导体行业唯一贯穿设计、制造、封装、应用全过程的重要部分，半导体测试设备对于产品良率和品质的提升至关重要。根据美国的半导体行业调查公司VLSI Research发布的按销售额排名的2019年全球前十大半导体设备厂商中，测试设备商占据两个席位，分别是日本的爱德万公司（第6）、美国的泰瑞达公司（第8）。2019年爱德万、泰瑞达销售额（包括服务收入）分别为24.7亿美元、15.5亿美元。随着芯片工艺不断升级，一颗芯片上承载的功能越来越多，对测试的需求也不断增长。而一台20年前上市的半导体测试ATE设备至今依然可以有良好的销售业绩，这种超长“待机”的背后，是哪些核心技术能力的支撑？在摩尔定律快速迭代的技术路线之下，测试设备如何以“以缓慢应对迅疾”，为半导体产业的推进保驾护航？超长“待机”背后看似“缓慢”其实一直在变化。“现在半导体测试机台，都是一个平台的概念。尽管V93000系列现在依然在出货，但是它早已不是20多年前的那台机器了。”爱德万测试（中国）管理有限公司（下称“爱德万测试”）新概念业务VP夏克金博士对集微网指出，以V93000系列为例，其实经历了Single Density、Pin Scale、Smart Scale、EXA Scale四代升级。T2000系列也是一样的，推出了各种针对不同应用的板卡模块。对于动辄百万乃至千万元量级的半导体测试设备，使用期限作为投入成本中考虑的重要因素之一，10到20年几乎是最基本的参考标准。但测试设备的技术进步从未停止，它是跟摩尔定律同步的，这就要在产品平台更新与兼容性两者之间实现最优平衡。这些机型之所以能够维持如此好的销售成绩，是因为ATE设备仅需更换测试模块和板卡就可应对更多种类的测试需求以及提升其测试性能，而不需要更换机器。对于半导体测试设备来说，核心的技术能力在于功能集成、精度与速度，以及可延展性。“在一台测试机的设计之初就要考虑得特别长远。”夏克金说，这其中，需要设计研发人员有非常前瞻的技术眼光以及平台化思维，“你不能说，4G时代的测试机台，到了5G时代，技术更新升级了，就完全不能使用，要全部换新的。”测试的价值体现最主要在上市时间（Time-to-Market）和成品率提升（Yield Improvement）两个方面。半导体检测设备的核心功能是用来检测晶圆制造和芯片成品的质量，辅助降本、提高良率和增强客户的订单获取能力。检测设备自身不会改变晶圆或芯片的质地，但是经过优化的测试方法，可以在具有高测试覆盖率的前提下，控制成本并降低在最终客户那里的DPPM（Defective Parts Per Million），减少退货率。一台测试设备对于半导体制造厂商来讲是重资产投入，其使用周期少说也要长达10至20年，在这样的超长“待机”背后，更考验的是半导体测试设备厂商的工程支持能力。而越是高端的测试设备，工程支持能力越为关键。“你同样用一台测试机验证IC设计，工程能力强的服务团队可能1个月就能帮你找到所有的bug，就可以快速进入量产上市阶段。”夏克金指出。芯片融合时代：测试也要“上天入云”过去简单的电子技术就可以满足的需求，如今可能需要人工智能、机器学习、无人驾驶、医疗仪器、基础设施扩建等多元覆盖实现。终端应用领域对于半导体技术的要求亦呈指数增长。因此，半导体元器件必须具备极高的可靠性，半导体测试设备对于供应链的价值也由此变得更加重要。对应迅速更新迭代的智能世界，先进制程升级要求半导体检测技术快速迭代，因而对于ATE机台来说，平台通用化、模块化、灵活性高、可升级是未来技术发展的大趋势。系统级测试（SLT，system level test）、大数据分析、ATPG编程自动化等，都是测试领域应对未来半导体市场发展面临的挑战，这需要测试设备厂商有超前的技术眼光，随时跟进市场需求。在此前十年，爱德万先后并购了Asia Electronics, Inc.、Credence Systems GmbH、Verigy以及W2BI.COM，进一步完善了公司除存储以外的业务布局，包括SoC、无线、汽车等综合领域。当前芯片已经进入融合的时代 (Age of Convergence)，这对于测试设备提出更多要求。和以往单一驱动力不同，现在的半导体产业有着众多的驱动力，从无人驾驶到虚拟现实，从人工智能到云计算，从5G到IoT，从传感器到SIP，众多驱动力共同推动半导体测试技术不断前行。爱德万扩展的脚步从未停止。今年（2020年）7月，爱德万测试发布了TE-Cloud（Test Engineering Cloud）云平台服务，整合各个合作伙伴测试资源，可以为客户提供完整的测试程序开发环境，以及全方位测试外包服务。9月，爱德万又与半导体软件市场数据分析解决方案PDF Solutions建立合作，拓展AI在测试领域的应用。使用AI和机器学习技术的PDF公司，通过软件平台进行的大数据分析，对于提高精细工艺关键点的良率，确保设备质量以及降低检测和测量成本至关重要。更重要的是，随着半导体制造、测试和装配的独立分工，PDF公司的Exensio平台和连接数据基础的Data Exchange Network（DEX），通过连接半导体供应链，将半导体工程师与半导体测试设备连接起来，为设计和制造提供重要的参考，有助于降低检测成本，提高性能和良率。而通过将PDF公司的Exensio平台和DEX，与高性能检测设备相结合，爱德万可以为客户提供在产业链上任何点位的连接、测试、测量和分析，有助于进一步提高客户的良率和降低检测成本。近年来，集成电路测试需求的热点围绕IOT、5G、AI以及高性能计算（HPC），尤其是射频应用开发增长极快。在这个趋势下，测试设备开始要在整个产业链“上下左右”都多走一步。具体来说，要与IC设计层面结合更多，在产品层面则是更多需要向系统级测试（SLT）发展，往上走则是要接入云端、AI、大数据。夏克金表示，目前爱德万测试的业务已不止专注于后道，而是涵盖了全面的半导体产业链及SSD、手机、平板等系统测试产业，除了传统的SoC和存储测试机台之外，还包括了服务、支持、咨询、SSD测试以及分选机台、纳米电子束扫描电镜等机电业务。中国市场测试需求不断增长根据SEMI统计，目前全球半导体检测类设备市场规模超800亿元，其中前道量测设备市场规模约406亿元，后道测试设备约399亿元。从全球市场格局来看，当前半导体检测设备呈现寡头垄断格局。其中前道检测设备领域，科磊、应用材料、日立合计占比76%。在后道高端测试设备市场，以2011年爱德万收购惠睿捷（VERIGY）为标志，形成了以爱德万、泰瑞达为中心的双寡头格局。目前以爱德万、泰瑞达为代表的后道测试设备厂商形成了SOC测试、存储器测试、模拟信号测试、数模混合信号测试等全面的产品系列，同时对5G、AI、物联网等新兴趋势进行了积极开发布局，代表着行业最前沿的水平。而伴随着中国兴建半导体厂的规划逐渐落地，以及国际半导体公司在中国的不断投入，中国开始引入越来越多的半导体测试设备。同时，在大方向上，随着终端市场需求增加，对于存储的需求格外旺盛，此外包括电源、模拟、逻辑产品的部分品类需求也呈爆发态势，极大地促进了行业对半导体测试设备的需求。夏克金说，多年以前，国内的芯片设计水平和技术指标比较低，与国际甚至可能有一两代的差距。但是现在来看，这种差距总体上越来越小，在某些领域甚至都有可能实现反超。根据国金证券的测算，科磊、爱德万、泰瑞达三家合计中国大陆地区销售收入规模为150亿元。国金证券预估上述三家公司在中国大陆地区的市占率超过70%，由此推测出中国大陆每年对半导体检测设备的需求量在 200亿元以上。机构分析指出，尽管测试设备市场头部效应明显，在芯片制造、封测所涉及到的上千道加工工序中，包括晶圆检测在内的多个细分领域仍存在新玩家入局的机会。目前国内半导体测试设备与国际水平仍有很大差距，但近年来已有一些国内企业崭露头角，并在一些层面打破国外测试机厂商的垄断，未来具备良好成长空间。国内半导体测试设备领先企业包括华峰测控、长川科技、武汉精鸿等，在模拟、存储测试机以及SoC测试机领域，都在积极布局，并取得了一定的突破。