NI PXI應對半導體陣列測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應對半導體陣列測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，目前的發展趨勢已經由單個單元慢慢轉向大規模陣列的形式， 然而，傳統的半導體參數分析儀的設計主要針對單個器件單元，當測試規模從幾個通道擴展到上百上千個，如果繼續沿用傳統方式進行單個通道逐一測量，測試效率將面臨著極大的挑戰。
應用挑戰
新型材料與陣列器件的測試正面臨四類現實挑戰：
其一，開關時間下探至納秒/皮秒，需在可切換網絡下輸出并采樣超短脈沖以還原瞬態；
其二，通道規模從個位到百千級，串行掃描吞吐不足，必須多通道同步并行 I-V；
其三，需在同一平臺完成Rds（on）、Cgs、轉移/輸出曲線、1/f 噪聲等全面表征；
其四，芯片內置 ADC/DAC 普及，測試需可編程數字協議與并行脈沖時序配合批量讀寫。
測試方案介紹
為了應對這些挑戰，NI基于其高度模塊化的PXI平臺推出了一套面向未來計算芯片測試場景的集成式測試系統解決方案。該系統通過軟硬件一體化設計，覆蓋新型材料器件的單個節點，陣列，高精度，超快速脈沖等多種測試場景的需求，為新型器件驗證與測試提供平臺支撐。
為滿足上述復雜多元的測試需求，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
應用背景：隨著新型存儲器、功率器件和先進半導體技術的發展，工程師對MOSFET 等器件的精確 I-V 曲線表征需求持續提升。尤其在大規模陣列結構中，需要測試儀器能夠支持幾百甚至上千通道的高精度并行 I-V測試，如果使用傳統的測量方式，只能使用堆疊的方式，這在不同儀器之間的同步以及整個測試方案的價格上面面臨巨大挑戰。
為了解決這一挑戰，NI基于高通道密度的源測量單元設計出以下方案：
該多通道 SMU 方案可通過單張源測量卡同時采集 12 路 MOSFET 的輸出特性曲線（漏源電壓 vs. 漏極電流 vs. 柵源電壓），支持對任一 MOSFET 進行結果詳查，單個PXI機箱最多可擴展至 408 通道同步 I-V 測量，同時可以按需拓展至多個機箱，廣泛適用于大規模超多通道的新型半導體器件的同步表征測試需求。
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