半导体生产测试“新”玩家，NI用模块化STS征服市场

2017-04-01 10:05:00 来源: 互联网

点击

关于National Instruments（以下简称NI），你知道的是什么？LabVIEW缔造者？测试仪器专家？PXI的领先者？这些都没错，不过现在你还需要给他们再加上一项了，那就是半导体测试系统（Semiconductor Test System，简称STS）提供商。从实验室测试往产线的一次延伸，为NI开辟了一片新天地。

自2014年8月发布以来，NI的STS在全球的装机量超过了300台。而NI则在2015年7月份向中国推广这款产品，目前其在中国的装机量也超过50台。

“从ATE的角度来讲，这个数量可能不是很大，但是一个新的机台能够很快的在市场上被接受，并大量运用到生产中间去，这是对NI的一种肯定”，NI中国半导体业务拓展经理何为女士强调。

为什么NI的STS如此受欢迎？

要回答这个问题，首先要了解一下背景。NI的STS其实是软硬件结合的，里面的核心是一样，PXI是硬件，然后软件LabVIEW，TestStand都是一样的。而NI针对半导体量产市场的STS，它有软件的部分也有硬件的部分。

软件的部分在NI的TestStand上面加了一个TestStand Semiconductor Module，那它就有一些软件特别适合工厂的应用。至于硬件的部分，它原先是一个仪表，但是量产中间要求接口要清楚、简单，要跟自动化的东西做一些融合，因此针对这个在硬件也做了一些开发。所以STS是软件加硬件，但核心本质还是一样的，来做半导体量产的市场。

坦白讲，对于大部分量产客户来说，NI只是一个向研究院和实验室兜售仪表的供应商，无疑他们仪表在实验室用得很好。但在量产时是否稳定？软件是不是足够强大？设备能够支持24小时不间断的生产？都是客户是否选择他们的产品用在产线上需要重点考量的问题。毕竟采用一个新机台对他们来说是一个很大的挑战。但NI表示，通过与国内客户的一些合作，现在这类型的质疑已经明显减少。

这就证明了NI的设备不但在实验室用性能是好的，在量产中依旧可以适应大型生产的需要。根据NI资深技术市场经理陈宇睿介绍，NI的STS之所以那么受欢迎，主要与以下几点有关：

（1）NI STS能够缩短客户将产品推向市场的时间。

陈宇睿先生说，在实验室，NI是一类仪表，而来到了生产线，NI就是一类机台，或者说就是一种ATE。但是跟传统的ATE有一些不同的是，NI能够把ATE的机台和NI的仪表串联起来。

也就是说客户能够把工程师在前期特性分析使用的测试程序，测试到的结果与产线上的机台快速的对应起来，而不需要像传统的方法那样，耗费工程师非常多的时间去把ATE测出来的数据，和前面实验室的数据做一致性比对。如果两边不一样，甚至还需要前前后后的来找问题？

这是NI能够把两边连起来提供给客户的核心价值，归根到底也就是time to market的减少，上市时间的缩减。陈宇睿先生强调。

而在实验和产线之间之所以能够配合，与NI的PXI总线不无关系，这也是背后支撑实验室和产品融合的关键硬件，软件则是基于LabVIEW和TestStand来做的。因为两边的硬软件是有非常高的相似度的，所以它的程序、代码都可以复用，甚至测试结果都有很好的可比性。

NI大中华区总经理陈健忠先生也表示，芯片从设计到生产的整个流程中，在实验室里面，也就在设计研发阶段，研发工程师需要做很多兼容和性能等测试；但到了生产的阶段，很多时候是看整个生产的流程有没有问题。因此在整个流程中，采用同一个平台、软件、数据是可以大大减小设计到生产到最终用户的环节。

“现在很多新的产品，无论是半导体还是其他领域，都能可以看到集成度越来越复杂，越来越高，因此市面上需要一套系统全方面地把设计、测试，还有DFT（Design for Test）的元素含在里面，NI的STS就是完美的选择”，NI大中华区总经理陈健忠先生告诉半导体行业观察的记者。

（2）可以快速通过软件包实现测试更新

在过往，ATE测试只需要针对一个功能点进行测试，但进入了物联网时代，一切都变了。用IOT和NB-IoT的芯片来举例。他们一般都在芯片中集成多个协议，或者需要在一个机台执行多个中等规模产品的测试。如果使用传统的ATE测试，则更新成本比较高，而NI的STS则完美解决这个问题。

NI大中华区总经理陈健忠先生告诉半导体行业观察记者，NI STS可以通过一个软件包快速实现这些测试更新。因为我们测的是一个协议，而这些协议可以利用FPGA通过算法实现，所以你可以很快地把这一部分加进去，将你现有的测试台通过一个软件包或处理包就实现这部分的功能。

过往这部分的功能在ATE里面是通过固件来实现的，也就是说在测试射频那部分，只是在模拟这一块。因此在你把这个高频信号采集到之后，需要把它调到中频，之后数字化，再分析所采集的信号，通常就是EVM、眼图是不是还在同一个规格里面。而这些通过NI的STS平台很容易、也较快能够实现的。

（3）STS具有成本优势

根据何为女士的观点，因为ATE发展的方向是大而全，一个设备做得功能超级丰富，因此客户购买ATE设备的时候，必须要化100%的钱去购买其需要使用到的10%到20% 功能。而NI的STS通过灵活的配置方式完美解决了客户这个问题。

（4）测试效率甚至比ATE还高

ATE的强项就是它的测试时间非常短，但NI在保证成本优势至于，在测试效率方面也不落下风。除了NI TestStand在软件上天然的并行测试机制能够提升测试效率，甚至在某些芯片的测试中，NI会用到on board的FPGA，把一些运算、处理放到FPGA上面，实际测试时间会比传统ATE还会更短一些。得益于迅速采用新技术，NI在测试效率上较之ATE是相当或者是有提高。

解决物联网等新应用测试痛点，STS功不可没

回顾NI的发展历程，你会发觉NI涉足半导体测试这块业务是比较早的。据陈健忠先生介绍，早在2002年的时候，NI就有涉足半导体测试业务。

当时的一家企业遇到一个瓶颈是，就是测试速度不够快。而NI当时有一张是PXI，叫总线的标准。于是他们就向NI OEM了这个产品，整合到他们整个ICT的测试台里面。这可以说是NI半导体测试业务的起源，而真正把他们带到半导体测试这个领域的则是MEMS的客户。

大家都知道，MEMS由于没有固定的标准，因此对于他们来说，测试也是一个困难的事情。

当时那些MEMS制造商与其客户跟NI交流，询问NI能够给他们提供更好的测试速度，还有更灵活的一个解决方案。NI看到了这个需求的增长，便成立一个strategy team去研究整个行业的趋势，然后通过公司VP的拜访调研，了解到客户最大的一个困扰是怎么将测试从实验室拿到产线。

以前的方法是一个比较漫长的过程，因为从这个测试的数据在实验室里面，量产的时候要怎么做一个匹配。需要在软件上又要重新的投入。而恰好NI在这个领域里面能给客户增加有价值的一个优势。于是就开始有了STS。

另外物联网和移动市场的兴起，也是STS发展的重要推动力。

近几年，随着物联网的兴起，市场上对于不同标准的无线芯片需求日增，虽然整个芯片的市场总量大，但由于标准众多，分摊到每个标准下的芯片数量规模就比较小。对于那些芯片测试厂商来说，使用ATE去做这些不同类型的芯片测试，就会面临成本和工作量的压力。NI STS的出现就能让这些问题迎刃而解。

陈健忠表示，现在比较热门的IoT、NB-IoT里面的芯片，成本很低，另外还有 ZigBee、Bluetooth LE、Z-Wave 这些不同的协议。如果用传统的ATE平台测试，因为现在这个量是medium volume，所以今天你可能只测试Bluetooth，也可能是Bluetooth加上Z-Wave，那传统的测试只能做Bluetooth，可以做很大的量，速度也很快。那么假如同一个芯片同一个封装你要同时测Z-Wave、NB-IoT这两个协议的时候，你就会发现你的测试台的协议需要迅速更新，这对成本是很大的压力，NI STS的灵活配置则无需面对这些问题。

另外，NI STS还能在射频PA上帮助客户解决更多的问题。

何为女士指出，除了IoT外，NI看到射频变得越来越重要，不但应用越拉越多，在中国也有很多公司在做PA，这样他们也有很多测试的要求，但他们的痛点就是他们只有一个平台，且这个平台的RF技术是已有十年以上的技术了，因为各种原因更新也不是特别快。

另外就是NI也看到新趋势，就是前端的射频变得越来越复杂，五模十三频、十七频的很多东西都非常多，那你所有的制式都要涵盖，它进步得很快，集成的复杂度也越来越高，另外芯片的大小也有变化，没集成之前都是很小的，集成之后就变得很大，从效率的角度上去考虑，很多要带着一起去测，那原先的机台就做不到了。所以他们对射频测试的复杂性、并行度的提高也是有一些痛点。

NI在这些方面也是跟很多客户在一起往前推进，看能否在更高级的4G的射频前端上，提供一些比较好的测试方案。

另外，NI也看到市场上大家有一些不同的定制化的要求，STS的出现也能更好的解决这些问题。例如在一些纯模拟的芯片，但是性能要求很高，或者是时钟的芯片，这些都是存在的。

这些客户基本上跟刚才说的方向都差不多，他很小很专但还是有一定的量，不想在那么大的上面去测，那这正是NI平台可以帮客户解决的方向。

我们还需要考虑芯片的复杂性，以前可能是他有一个很大的SoC，现在的复杂性在于我变成很多小的，但是最终进行SIP封装，超越摩尔就SIP了，那SIP对测试又有挑战了，，因为他已经变成系统级的东西了，所以测试时间很长。测试时间长就需要设备不能。相对而言，ATE就太贵了，测一秒钟这个价钱可以，但测一分钟十分钟，还是这个价格就不能承受了。于是大家都在把目光投向了NI的PXI平台。

“所以从某个角度看，NI的STS平台是被客户的需求推着走的，但NI希望可以进步得更快一些，然后去满足这些不同的测试要求。有步骤地用公司的一些的新产品结合，用比较有效的策略去逐步解决客户的这些问题”，何为女士强调。

对Startup公司的支持，也是NI STS为客户解决的另一个痛点。

这些年，新的Fabless如井喷般爆发，传统的ATE设备对他们来说同样很贵。举个例子，一些蓝牙的初创公司在面对测试问题后，问到ATE价格，他们发现这些成本是他们承受不来，在过往，也许他们就会用Golden Device测了，虽然最后很可能产品到客户那里的时候会出现问题，但是因为成本所限，他们也只能这样。NI STS的出现，对他们来说就是雪中送炭。

未来的一些挑战与机遇

NI利用STS快速切入半导体测试市场，从某个角度看，会给传统的ATE厂商带来威胁，也会引致这些传统的ATE厂商反击，例如他们通过锁硬件，根据客户需求将不同硬件license给客户的方式来应对NI的模块化挑战，在这个被ATE高度垄断的半导体市场，NI的STS会面临一些新挑战，他们又将怎么应对呢？

根据何为女士的观点，半导体测试是个相对复杂的市场。就目前看来，半导体领域是大客户驱动。而NI的竞争对手——ATE供应商，他们把大量的人力都花到了这些大客户身上，这样的话他们就无能力顾忌那些做IoT和PA等新应用的小公司。虽然他们把机台的成本降下来了，但由于测试服务需要人力的支持，所以这并不能全部解决问题，他们还要把应用的人员、工程师的支持也要放过来，这样不但会增加成本，而实际上ATE也没有这么做。所以说ATE只是便宜了，但没有服务支持，这对ATE来说是一个问题，而这是NI STS能覆盖的。

另一方面，ATE锁住的平台中，有一些是非常通用的，在工厂里也已经有很大的安装量了，市场上实际对这种机台的价格是有期望的。从工厂的角度来说，他要扩展它的产能，NI的STS就是合适的选择。

“现在看来一些ATE的供应商确实有些策略是在针对我们，我们更在意怎样给客户提供价值，对IoT这类的客户，他们现在相对比较小，肯定需要供应商给他们更多的支持，NI愿意通过我们的服务把我们的产品真正做到对客户有价值，那我想市场自然就会接受的。”何为女士强调。

另外，中国对半导体产业的支持，芯片Startup的猛增，这些是ATE没有意识到的，这恰好也是NI所专注的，所以NI能够更好的支持这些产业发展。陈健忠先生补充说。

按照陈健忠先生的说法，虽然挑战是长期存在的，但是NI会根据自己商业模式去开发市场，迎接这种挑战。

例如在过去，NI没有射频的产品，但因为他们看到4G无线通信的机遇，就是4G无线通信，这里说的无线通讯并不是去测手机的通话功能，而是市场保有量比较大的是连接那部分，就是wifi、bluetooth、radio。这方面让NI取得了不错的营收。

展望未来，NI会聚焦在5G等多方面，创造更大的辉煌。

陈宇睿先生告诉半导体行业观察记者，5G目前还处在制定标准阶段的一个技术，可能明年的这个时候才会有比较具体的标准，那现在比较前期的阶段大家都在研究自己的技术，包括像我们说的Massive MIMO、毫米波等等。NI有非常灵活的平台，上面有FPGA自定义，所有的仪器仪表都可以用软件来做定义的。

这个情况下，NI就可以非常好地去支持那些非标的产品或协议。同时NI也获得了非常多的成功，国内外都有非常好的成功案例。比如说在毫米波领域，英特尔在全球首发的一个毫米波系统，就是基于NI这样一个灵活的平台来做的。

国内NI也有跟一些学校，比如东南大学，上海无线通信研究中心都有非常好的合作，来做Massive MIMO，以及其它毫米波的验证方法。

现在NI在这个阶段也在接触一些新的半导体领域的其他厂商，他们也在开始做一些5G方面的芯片的前期的测试，这个时候可以也开始可以通过NI灵活的平台进行配置测试。等到这样的芯片差不多可以落地了，NI也可以将其转到大规模的产线测试上。在这个方面，由于这是一个灵活的，能够非常适应非标技术的平台，所以能帮到这些很前期、前沿的研究方向，包括刚才提到的IoT，还有5G。

在未来，NI认为中国可以在新技术、新标准上多尝试，这可能是中国的唯一机会。尤其是后者。中国企业需要加入到很多标准制定的组织里面，参与不同标准的制定。因为标准一旦决定了，就很难修改了，企业需要紧密结合到当中，NI也正是这样做的。NI也认为未来最大的最大机会会在中国，并将持续投入。

现在NI有遍布全国的工程师，帮助客户做售前的技术咨询；有很大的培训中心，帮助客户学习我们的工具怎么来使用；售后方面，NI在国内能够很好的支持。值得一提的是在两、三年前，NI在中国投资了一个中国服务维修的中心，现在很多的维修校准以及软件产品的一些后续服务，都可以在中国本地来完成。对中国的客户来说，机器出现小问题的时候，很快就有响应。

至于在应用方面，何为女士表示，NI将会聚焦在射频前端，包括IoT的Connectivity市场，MEMS Sensor的市场，这些都是NI未来重要的着力点。

在即将到来的NIWeek上，NI将会携带更多的新产品应用为半导体客户服务，让我们拭目以待。