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NI PXI應(yīng)對(duì)半導(dǎo)體陣列測(cè)試效率卡殼四大方案之陣列器件的多通道并行I-V掃描
2025-09-02
NI PXI應(yīng)對(duì)半導(dǎo)體陣列測(cè)試效率卡殼四大方案之陣列器件的多通道并行I-V掃描
如今的新型材料器件，目前的發(fā)展趨勢(shì)已經(jīng)由單個(gè)單元慢慢轉(zhuǎn)向大規(guī)模陣列的形式， 然而，傳統(tǒng)的半導(dǎo)體參數(shù)分析儀的設(shè)計(jì)主要針對(duì)單個(gè)器件單元，當(dāng)測(cè)試規(guī)模從幾個(gè)通道擴(kuò)展到上百上千個(gè)，如果繼續(xù)沿用傳統(tǒng)方式進(jìn)行單個(gè)通道逐一測(cè)量，測(cè)試效率將面臨著極大的挑戰(zhàn)。
應(yīng)用挑戰(zhàn)
新型材料與陣列器件的測(cè)試正面臨四類現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)：
其一，開關(guān)時(shí)間下探至納秒/皮秒，需在可切換網(wǎng)絡(luò)下輸出并采樣超短脈沖以還原瞬態(tài)；
其二，通道規(guī)模從個(gè)位到百千級(jí)，串行掃描吞吐不足，必須多通道同步并行 I-V；
其三，需在同一平臺(tái)完成Rds（on）、Cgs、轉(zhuǎn)移/輸出曲線、1/f 噪聲等全面表征；
其四，芯片內(nèi)置 ADC/DAC 普及，測(cè)試需可編程數(shù)字協(xié)議與并行脈沖時(shí)序配合批量讀寫。
測(cè)試方案介紹
為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，NI基于其高度模塊化的PXI平臺(tái)推出了一套面向未來計(jì)算芯片測(cè)試場(chǎng)景的集成式測(cè)試系統(tǒng)解決方案。該系統(tǒng)通過軟硬件一體化設(shè)計(jì)，覆蓋新型材料器件的單個(gè)節(jié)點(diǎn)，陣列，高精度，超快速脈沖等多種測(cè)試場(chǎng)景的需求，為新型器件驗(yàn)證與測(cè)試提供平臺(tái)支撐。
為滿足上述復(fù)雜多元的測(cè)試需求，NI在基于PXI套件中提供了四套方案，以下是第二套方案：
陣列器件的多通道并行I-V掃描
應(yīng)用背景：隨著新型存儲(chǔ)器、功率器件和先進(jìn)半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，工程師對(duì)MOSFET 等器件的精確 I-V 曲線表征需求持續(xù)提升。尤其在大規(guī)模陣列結(jié)構(gòu)中，需要測(cè)試儀器能夠支持幾百甚至上千通道的高精度并行 I-V測(cè)試，如果使用傳統(tǒng)的測(cè)量方式，只能使用堆疊的方式，這在不同儀器之間的同步以及整個(gè)測(cè)試方案的價(jià)格上面面臨巨大挑戰(zhàn)。
為了解決這一挑戰(zhàn)，NI基于高通道密度的源測(cè)量單元設(shè)計(jì)出以下方案：
該多通道 SMU 方案可通過單張?jiān)礈y(cè)量卡同時(shí)采集 12 路 MOSFET 的輸出特性曲線（漏源電壓 vs. 漏極電流 vs. 柵源電壓），支持對(duì)任一 MOSFET 進(jìn)行結(jié)果詳查，單個(gè)PXI機(jī)箱最多可擴(kuò)展至 408 通道同步 I-V 測(cè)量，同時(shí)可以按需拓展至多個(gè)機(jī)箱，廣泛適用于大規(guī)模超多通道的新型半導(dǎo)體器件的同步表征測(cè)試需求。
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