日前,PXI TAC 2017大会在深圳举行。作为PXI 20周年庆的献礼,NI在今年的大会上完整诠释了“电子产品测试之旅”的五个阶段。此外,该公司指出,在智能测试系统当中,我们需要有开放灵活的软件、模块化的硬件以及充满活力的生态系统,三个环节缺一不可。

干货满满,让我们马上一睹为快!

PXI技术:好比20年前种下的那棵树

作为PXI 20周年庆,NI中国团队也是请到了该公司一位PXI技术老兵——NI研发副总裁Steve Warntjes先生到场为我们作首场演讲,介绍PXI 20年来的心路历程。Warntjes先生把PXI技术比喻成他20年前种下的那棵树——经过20年的发展,PXI技术已经是一颗枝繁叶茂的参天大树。此外,PXI TAC到今年已经是第十四年时间。

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智能设备的爆发推动商业技术的发展

NI自动化测试中国区技术市场经理陈宇睿表示,我们现在这个时代充满了各种智能设备,比如智能汽车、智能手表、智能手环、智能电视等等。就连一个很简单的智能手环都包括了传感、互联以及运算等部分。如果进一步以手机为例,现在的手机已不再只有接打电话的功能,还结合了各种各样的工具,包括计算器、导航仪、影音播放器等等。

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在产业链当中的不同层面,无论是手机、模块还是芯片供应商,他们都会面临各种各样的商业需求,比如要融合WiFi、蜂窝通信、蓝牙等各种各样的技术。同时,我们今天的手机并不比五年前贵多少,这其中也有持续降低成本的商业需求。同时厂家更加希望把自己的产品更快迭代,更快推广上市,所以快速变化、快速迭代也是一个很明显的商业需求。

商业需求对应到测试系统上,就提出了更高的需求。例如我们需要有一个更加快速灵活的平台,并且要求测试成本降低。与此同时,我们还不希望牺牲质量,还要保证系统的高可靠性,并加快产品上市时间。

PXI生态系统案例:节省测试时间和成本

在生态系统方面,陈宇睿首先分享了一个华南本地的案例,即NI合作伙伴博测达(Booster)是如何帮助珠海伟创力公司去解决这些商业挑战以及测试挑战的。Booster公司专注于提供专用或通用的测试服务。珠海伟创力是一家世界级的消费品生产大厂,他们在生产一款著名智能手环时遇到了一系列的问题。

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他们原先使用传统仪器的解决方案,在测量一个智能手环的时候他们有两个待测项,分别是蓝牙收发和GPS接收机的测试。在这样的测试情况下,一个手环需要消耗60秒时间。虽然这也能满足产能的需求,但是余量却不多——如果一旦测试设备出现问题,它们给产线带来的压力将随着时间的推移成倍增加。

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因为使用的是传统仪器,如果博测达有进一步的程序修改,就必须联系原厂来解决。“当时他们遇到了两难的境地——要么立即支付一笔费用去拿到厂商专用解决方案的支持,要么就把产线停工1-2天,等待来自深圳的免费技术支持。但是这两种方案都不够好。后来在Booster的帮助下,他们通过使用NI基于矢量信号收发仪的灵活的PXI硬件和软件平台,实现了对工程能力管控,在要修改程序的时候只需要自己来做一定的定制就可以完成。”陈宇睿谈道。

由于这个测试系统在功能上没有冗余,其在测试成本上比原来的解决方案缩减了53%之多。此外,由于这个测试系统可以同时测一收一发,在测量两个手环的同时,在测试项增加到5个的情况之下,还能够以45秒的时间完成两片芯片的测试。因此,如果按22.5秒来算,测试时间就是缩减了60%。

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生态系统的另外一环,就是NI本身能够提供的一系列服务。最好的例子就是长光卫星。长光卫星是国内第一家商业遥感卫星公司。因为是商业公司,他们并不会每一次都能搭载运载火箭发射升空,因此需要非常珍惜——如果一次失败很有可能就没有第二次机会。因此他们需要做非常充足的地面试验,一旦发射升空就一定要保证成功。

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由此可见,PXI是一个非常全面的平台,不但可以覆盖前期的系统验证,也可以覆盖后端高速的产线生产。

电子产品测试之旅:原型设计

电子产品的测试之旅分为原型设计、器件级测试、板级测试、系统级测试和终端应用测试五个阶段,在这整个测试过程中会遇到各种各样的测试挑战。

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比如,半导体公司可能会覆盖前三个阶段。如果这三个阶段都使用NI PXI平台来做测试,则测试数据、平台都可以一一对应,公司内部的效率就会非常高,陈宇睿表示。

在此基础上,NI和高通、博通等公司保持紧密合作,帮助他们提升效率。如果AP、路由器公司使用高通或博通的芯片组去设计,则NI能够帮助他们进行对接,也就是服务到第四阶段。此外,NI正在帮许多5G原型验证公司做最新的5G验证,等到将来5G一旦可以量产,其随时就准备好去帮助那些公司做量产测试。

NI射频技术市场工程师屠方泽首先分享了原型设计上的最新进展。

他表示,每一个新型电子器件背后都有一些新的灵感和科学假设。这些假设是否真正适用市场就需要做原型验证。NI的PXI模块化平台和LabVIEW非常适合于工程师做原型验证,下面就以5G为例,来看PXI平台和LabVIEW如何帮助科研专家去做5G的原型验证。

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如果以更广的维度来看5G协议,其中包括四项关键技术。

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上月,NI和美国运营商Verizon合作,在WCNC会议上展示了新型的Verizon 5G技术。

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如果再进一步往前走,在不久的将来我们很快就能看到5G测试的需求。从5G原型来看,未来5G测试的需求会是怎样的呢?它当中包括实时系统处理、严格规范I/O控制,同步、可扩展性和严苛的射频前端要求。这些在原型上碰到的问题同样也会在未来5G测试中碰到。另一方面,在5G原型中所使用的通用IP可以快速的运用到5G测试中,帮助大家快速的实现5G系统的测试。

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未来5G测试系统的结构需求一共分为三块:模块化、频率和信道灵活性、软件定义的信号处理。

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NI推荐的未来的毫米波测试系统是使用FPGA来加速它的测试效率,使用模块化的硬件,从而灵活扩展系统性能。使用可定制化的架构,可以灵活更改射频前端来覆盖所需测试范围。

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下图是NI和AT&T合作完成的毫米波信道测量平台。在这个案例中,原来所需要的15分钟信号测量降低到了150毫秒。

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电子产品测试之旅:器件级测试

“器件级测试”由NI技术市场工程师马力斯分享。他指出,传统的实验室半导体测试是使用传统台式仪器来进行半导体特性分析的测试。这种测试乍一看是完全没有问题的,但是当芯片变得越来越复杂,我们需要同时使用多种仪器。若使用GPIO或以太网将所有台式仪器串联起来,则总线带宽和同步就不能很好满足需求,这对IC验证工程师来说是非常致命的。

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再来看一下产线端,传统上工程师使用ATE来进行半导体和量产测试。这种方法若只满足主控芯片MIMO测试完全没有问题,但是随着RFIC或物联网芯片的加入,我们需要将原有的ATE进行扩展才能满足需求。更重要的是,传统的ATE并不能将实验室数据和量产数据很好结合起来,经常需要耗费巨大的人力和时间来做一致性对比。

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NI提供的是一种更智能的方法来进行测试。在这个更智能的方法中,在实验室就考虑到量产测试中所需考虑到的问题,为量产进行一些简单的自动化设计,从而提升整个的测试效率。

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下图是NI在仪器方面的一些创新。

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电子产品测试之旅:板级测试

NI再次带来了一个华南本地的案例,即长城科技集团有限公司所做的一个案例。 中国长城科技集团股份有限公司检测中心负责人兼电源事业部DQA经理王传瑞探讨了基于PXI的电源自动化测试系统。

他分享了该公司采用了PXI平台后产生的一些经济效益。

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此外,NI也带来了全新的PXI任意波形发生器。它具有非常出色的模拟性能,使用了16位800MS/s DAC,非常适合于各种场景下的自动化测试。

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电子产品测试之旅:系统级测试

现在有越来越多的物联网设备都加入了无线通信协议。这些协议的加入使整个系统的复杂度大幅提升。

下面这个案例来自Ruckus Wireless公司。该公司致力于为高密集用户网络提供解决方案。Ruckus Wireless公司资深测试经理Jeremy Muir虽不能到达现场,但是授权NI分享了其在无线通信协议上的一些成就。

马力斯表示,想象一下,如果某个重大事件(比如国产大飞机C919喜讯的发布)要通过WiFi网络传递给全世界,在这样一个高密集人群的使用情况下,无线网络的覆盖存在非常巨大的问题,例如射频信号的干扰和覆盖能力等问题,这些都亟需进行解决。

Ruckus Wireless公司使用了其全新的RuckusBeamFlex+技术来解决这个问题。其中使用的就是自适应天线,能够不断感知我们周围网络的环境,调整输出信号的强度,从而让每个用户都能达到最佳信号强度以及最高网络吞吐量。

RuckusBeamFlex+技术带来了AP技术上的革新,但是对测试而言却带来了新的问题。随着天线数量不断增多,传统的功率计不能很好满足这个特性。并且随着无线通信协议不断发展,他们也需要更好的仪器、更高性能的EVM来解决这个问题。最后,他们使用NI矢量信号收发仪解决这个问题,。

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NI应用工程师徐菲菲分享了对于最新802.11ax协议,NI能带来什么新的价值,以及 PXI在其中又起到什么样的作用。这部分内容详情请见《802.11ax:三大技术解决ac拥堵问题,测试只需升级软件即可》。

电子产品测试之旅:终端应用测试

对于终端应用测试,NI分享的是目前最火热的自动驾驶汽车场景。

NI技术市场工程师杨千惠指出,智能汽车相较于传统汽车而言,集成了更多的传感和通信技术。比如,雷达、蓝牙及其他无线通信技术的引入使整个汽车系统变得更加的复杂。同时,传感器融合技术也变成大势所趋。

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在这样的趋势下,传感器的分布方式已经逐渐由传统的分布式布局演变到目前的预集中式布局,从而能够更快速地响应融合数据的需求。仅仅看智能汽车的传感部分,其整个系统的复杂度就已经非常高了,更不要说后端的核心算法处理和决策部分。在这样一个汽车系统复杂度不断提升的大环境下,我们整个行业也面临着越来越多的挑战。

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基于PXI统一的模块化平台,能够非常方便地将包括雷达测试、机器视觉测试以及V2X通信测试集成在统一的平台上,从而实现整个智能汽车完整的硬件在环系统测试解决方案。

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此外,杨千惠介绍说,去年奥迪也与NI合作,基于NI的毫米波雷达平台实现了车载雷达的仿真测试。在未来奥迪也会继续基于NI的PXI平台实现更多新的场景测试。除了奥迪之外,很多国内非常知名的整车厂商也在积极投身到智能驾驶技术的研发当中,NI也与吉利汽车合作搭建了基于NI的毫米波雷达平台,帮助吉利汽车快速实现了车载雷达的性能参数设计以及相应的场景仿真测试,从而有效加速了智能驾驶技术的探索步伐。

不仅仅是智能汽车的领域,基于NI灵活高效的硬件平台以及强大的软件算法,能够满足汽车产品的全周期测试,从而更好地去满足汽车应用领域不同的测试需求,比如说车载记录测试、台架测试、信息娱乐系统测试等等,都可以基于NI的PXI平台来实现。

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