提升ADI测量工程的堆栈挑战

作者：Noel McNamara, Martina Mincica, Dominic Sloan, and David Hanlon

多年来，提升堆栈一直是ADI战略的隐含部分，但最近，通过专注于提供更多解决方案，这一战略变得明确。如果您考虑一下我们的根源，曾经有一段时间我们只提供分立元件和数据手册。我们的新理念是参与并理解我们试图为您（我们的客户）解决的全部问题。作为这一理念的一部分，ADI公司的测量工程超越了仅测试IC的传统方法，测试解决方案，包括软件、封装信号链系统、微模块和其他元件。这种方法将确保我们正在开发能够为客户创造重大价值的解决方案。

在ADI公司内部，测量工程团队有时被视为开发硬件和软件以推出产品的人员。然而，由测试和评估工程组成的测量功能是ADI目前最具挑战性的工程学科之一。测量工程师是支撑公司与客户合同的人员。在查看保证的最大和最小器件规格、典型性能、最大额定值和鲁棒性时，它们是您信任的器件。随着我们设计团队性能的不断提高，我们依靠测量工程的经验来跟上性能矢量的这些改进，无论是速度、噪声、功率还是新的集成功能。

测量学科由测试和评估工程组成，在突破性性能、准时交付和不断提高的质量要求的挑战下工作。不久前，我们还在处理具有10位或12位精度的简单单功能IC（转换器）。如今，20位SAR转换器、20位DAC转换器和32位Σ-Δ转换器展示了随着IC技术在过去几年的发展，测量挑战是如何变化的。为了说明变化的程度，我们将研究低功耗Σ-Δ产品的演变，以帮助证明实现的信号链集成的完整性，并强调这迫使我们的测量能力的需求和进步。

随着我们现在寻求通过SiP（系统级封装）、微模块和模块向上移动堆栈，您作为客户再次向我们提出了新的测量挑战;这些挑战将迫使我们改进我们的测量方法并开发新颖的测试和测量解决方案。SiP 利用复杂的核心技术，通过将无源和有源组件以及在某些情况下用于配置和控制的中央处理单元集成在一起，将系统集成度提升到前所未有的水平。这种集成水平引入了不断增加的功能、嵌入式功能集、高级封装、内部节点访问问题、嵌入式软件和系统级校准等。这些解决方案简化了我们复杂转换器产品的用户体验;但是，ADI内部处理了复杂性，并克服了设计和测量障碍。

过去与现在

最近测试和测量挑战的一个主要例子是我们的低功耗Σ-Δ产品组合的进步。为了展示所取得的进步，图1强调了这样一个事实，即我们现在已经达到了远远超过前几代转换器的片上系统水平。我们该产品系列的最新版本是低功耗、低噪声、完全集成的模拟前端，适用于高精度测量应用。该产品的信号链集成度要求在24位Σ-Δ模数转换器（ADC）域、参考性能和精度、通道排序和时序、数字特性和功能以及振荡器性能方面具有测量专业知识。图1是与典型的16位前代产品的比较，后者被认为在当时具有突破性的性能。它的挑战已经得到解决，今天的技术已经进步了几个数量级。除非技术进步与我们的测试和测量能力相匹配，否则保持行业技术领先地位的工作将一事无成。

图1.一体化的演变;性能进步推动创新。

对转换器架构的深入了解以及在混合信号测试电路设计、PCB 布局技术和测量软件方面的专业知识使我们能够从这些高度集成的转换器中获得最佳性能。这使得SiP/模块的开发成为可能，可以利用我们的经验来解决更多的客户设计挑战并缩短他们的开发时间。

现在与未来

因此，当我们为客户解决未来的问题时，我们拥有一个拥有丰富产品和测量专业知识的工具箱。纵观ADI的历史，我们一直在实际信号处理方面取得突破，并通过片上集成不断扩展我们的核心技术。最近，我们涉足DSP、RF和MEMS，现在正在物联网等新兴领域开辟新天地。

ADI公司收购凌力尔特公司后，通过整合我们强大的产品组合，并增加行业领先的高性能模拟和电源解决方案，进一步推动了这一趋势。这加强了我们整合这些技术的定位，通过真正展示我们能力的解决方案影响我们的客户。

图2.利用我们的核心技术开发SiP/模块。

图2显示了我们在水平和垂直领域积累技术的进展，我们现在在SiP/模块开发中使用这些构建模块来超越硅。测量工程师通过结合我们在这些核心技术方面的专业知识来实现这一目标。

那么，为什么ADI公司认为这是必要的呢？通过吸引我们的客户，我们了解到他们也在不断发展;您也在堆栈中向上移动。格局正在发生变化;您的混合信号设计团队可能规模较小，您可能在其他地方拥有重点和专业知识，并且您希望缩短设计周期和上市时间。ADI公司为您提供完整的信号链，可以减轻您这些设计挑战的负担，这需要有效的测量解决方案作为支撑。

原型模块解决方案

通过与客户的早期接触和协作，测量工程师可以利用我们的硬件专业知识来制作SiP/模块设计的原型。我们可以为新想法建立概念验证，并快速调试、评估并在必要时迭代原理图和布局，以实现最佳性能。我们可以采用任务测试;评估客户的传感器并在特定应用用例中测试整个系统，并分析数据以确保在开发最终SiP或模块之前满足所有要求。

图3.模块测试原型。

这些原型还使我们能够开发ATE解决方案，使我们能够破解这些系统级设备可能带来的新测试挑战;例如，封装外形、测试节点接入点，甚至固件接口。

通过我们在组成这些产品的模块的核心技术方面的经验，我们可以利用我们的组件级专业知识来实现这些部件的最佳性能，甚至将系统级性能提升到新的水平。该 原型 使我们能够 轻松 连接 台 激励 和 测量 仪器， 并 评估 生产 测试 需要 访问 测试 节点 的 位置。该原型可以让我们以及您的客户开始验证整个系统信号路径的系统级校准。

图4.用于模块测试的示例原型板。

随着SiP/模块的发展，需要处理器来实现可配置性、控制、算法处理以及减轻客户的复杂性负担，可能需要固件开发。这可以从原型开始并发展。通过 开发 和 测试 固件， 测量 工程 师 运用 其 故障排除 思维 来 检测 错误 并 预测 可能 导致 问题 的 原因。这可以反馈到系统设计中并允许改进。该原型可以向客户展示想法，这可以激发反馈，也可以确定模块开发方向。通过这种方式，客户可以从早期阶段影响解决方案。

结论

多年来，随着核心技术的复杂性和集成度不断提高，ADI的测量团队不断扩展我们的能力。我们现在测试的不仅仅是一个核心转换器，硅片中的集成反过来又导致了测量技术和技术的进步。我们在实验室和生产测试中的测量解决方案随着技术的发展而进步。结合我们在核心转换器、传感器、放大器、基准电压源、电源和数字方面的测量专业知识，使我们领先于一切可能。

展望未来，ADI将继续通过持续开发多芯片SiP、模块和微模块来提升堆栈。这些模块将技术提升到另一个层次，为测量工程带来了新的挑战，同时减轻了客户的工程负担。简化客户应用开发过程是ADI技术的核心。我们已经并将继续扩大测量技能基础，以利用我们的专业知识来支持这些新技术。无论是通过原型PCB设计、任务测试、固件开发还是原型演示，ADI公司的测量工程师都是这些产品成功的关键。

随着我们技术产品的进步步伐加快，ADI测量社区领先一步，确保世界一流的测量与世界领先的技术一起提供。

审核编辑：郭婷