射頻功率放大器全自動測試方案

射頻功率放大器全自動測試方案功率放大器（PA，PowerAmplifier），是各種無線發(fā)射機的重要組成部分，是射頻前端最主要的器件之一。將調(diào)制振蕩電路所產(chǎn)生的射頻信號功率放大，以輸出到天線上輻射出去。PA的性能直接決定了無線終端的通訊距離、信號質(zhì)量和待機時間，也是射頻前端功耗最大的器件。根據(jù)QYRElectronicsResearch數(shù)據(jù)，2011-2018年，全球射頻功率放大器的市場規(guī)模從25.33億美元增長至31.05億美元，年均復(fù)合增長率2.95%；預(yù)計至2023年，市場規(guī)模將達35.71億美元。PA市場整體增速較其他射頻前端芯片增速低，主要是因為高端4G和5GPA市場將保持增長，但是2G/3GPA市場將會逐步衰退。2020~2025年全球手機射頻前端將從185億增長到258億美元，CAGR+7%，5G是最主要驅(qū)動力：1）5G（Sub6GHz）：四大技術(shù)驅(qū)動ASP從4G的$17增長到$25；2）毫米波：新增ASP$18的AiP天線模組。除此之外。WiFi6亦驅(qū)動手機WiFi射頻器件市場規(guī)模從2020年$25億增長到$34億。模塊化：5G加速射頻前端模塊化，但在成本與性能的權(quán)衡下，未來幾年中低端機依然會采用大量分立器件，模組與分立器件市場規(guī)模皆有增長。

圖1，射頻前端是智能手機里的核心器件之一，主要由四大模塊組成：功率放大器（PA）、開關(guān)、濾波器和低噪聲放大器（LNA）近幾十年來，無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，射頻和微波電路不僅促使軍事領(lǐng)域大步邁向現(xiàn)代化，更在諸多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，極大程度地提高了人們的生活水平，可以說它已經(jīng)成為我們工作和生活中不可或缺的工具。在所有射頻和微波系統(tǒng)中幾乎都要用到放大器，放大器也是通信、雷達和衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)中必不可少的單元，因此應(yīng)用非常廣泛。通信系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分包含信號收發(fā)機，其中功率放大器（以下簡稱PA）作為發(fā)射機鏈路中的重要模塊，其作用是：將前端產(chǎn)生的微弱信號進行功率放大，使之獲得足夠高的功率后饋送到天線上輻射出去，從而有一個更遠的傳輸距離。因此，PA性能的好壞直接影響發(fā)射機整體的工作質(zhì)量，十分關(guān)鍵。通過使用全自動探針臺及測試儀表對生產(chǎn)中的PA芯片進行射頻電參數(shù)測量和提取，可以利用智能的測試分析軟件系統(tǒng)直接反映出產(chǎn)品在制造過程中是否符合工藝要求，以及存在哪些質(zhì)量問題。

列舉了GaN射頻器件典型的測試性能功率放大器（PA）的常需要測試的項目如下：1，直流特性：柵極開啟電壓、靜態(tài)工作點、漏極擊穿電壓2，射頻性能：S參數(shù)、輸出功率、增益、效率互調(diào)、噪聲系數(shù)3，系統(tǒng)級指標(biāo)：調(diào)制信號下的ACPR和EVM4，ATE測試：DC、RF、EVM等5，PA器件的缺陷測試：柵極遲、動態(tài)電阻和電流崩塌。GBITEST提供了完整的PA全自動測試方案致力于解決功放測試中的挑戰(zhàn)和難題易捷測試功放（PA）芯片全自動測試系統(tǒng)通過軟件控制矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、函數(shù)信號發(fā)生器、高精度數(shù)字萬用表、電流夾、推放等儀器、全自動/半自動探針臺及相應(yīng)的硬件改造，實現(xiàn)晶圓級的PA射頻RF參數(shù)測試及相關(guān)表征。

用MPITS2000-SE探針臺的部分測試結(jié)果在片測試的最大挑戰(zhàn)有幾個方面：如何保證探針端面的S參數(shù)、功率校準(zhǔn)精度如何實現(xiàn)盡可能少的壓針完成全部參數(shù)的測量。PA芯片的尺寸越來越小，普通的測試夾具已經(jīng)無法滿足芯片的微米級探測

利用提供的探針座系統(tǒng)，可輕松搭載市面上已有的所有射頻探針及相應(yīng)的校準(zhǔn)片PA芯片測試結(jié)果的優(yōu)劣由整個測試系統(tǒng)決定，其中探針臺性能的好壞對于測試結(jié)果起決定性影響。有別于傳統(tǒng)探針臺，面臨這些問題MPITS2000-SE、TS2000-HP等探針臺可完美解決。探針臺測試的校準(zhǔn)通常會在同軸端面和探針端面分別進行S參數(shù)的校準(zhǔn)，同時在同軸端面進行功率校準(zhǔn)，通過兩級S參數(shù)校準(zhǔn)得到的參數(shù)對探針端面的功率進行修正確保探針的功率精度。“單次連接，多次測量”可以通過基于PNA-X網(wǎng)分的基于多個通道的完整參數(shù)測試實現(xiàn)。

儀表系統(tǒng)的搭建（連續(xù)測試方式和脈沖測試方式）GBITEST自主研發(fā)平臺化系統(tǒng)軟件通過LAN、PXI及GPIB線纜多種方式進行對測試儀表、探針臺及服務(wù)器的雙拓撲架構(gòu)控制；該測試軟件真正意義上實現(xiàn)快速、簡潔的自動化PA晶圓級測試，并幫助工程師降低晶圓級測量系統(tǒng)操作的復(fù)雜性。同時結(jié)合多個FAB的工程師操作習(xí)慣優(yōu)化UI，可以快速設(shè)定和執(zhí)行測試計劃，提供出色的數(shù)據(jù)處理和顯示功能，以便分析測量數(shù)據(jù)。軟件還預(yù)留了可擴展接口，為將來進行測試功能擴展提供了方便。

易捷測試（GBITEST）在片檢測平臺軟件示意圖方案優(yōu)勢總結(jié)：1.PA全片自動測試方案可移植性高，兼容多種半自動、全自動探針臺、定制機臺，可快速實現(xiàn)芯片測試、數(shù)據(jù)處理等功能；2.可按照客戶需求迅速搭建測試系統(tǒng)，縮短測試人員在選儀表上花費試錯的時間，及資金浪費；3.AOI智能化識別模塊，可實現(xiàn)測試時的PAD定位；4.可升級至預(yù)匹配后的模塊測試，減少人員干擾，提高一致性；5.靈活的MAP編輯功能，百萬級DIE的兼容性，多種BIN顏色可選，明文格式導(dǎo)出；6.自主開發(fā)的軟件平臺，無需二次購入第三方平臺軟件，減少經(jīng)費投入。也無需擔(dān)心進口軟件平臺未來限制等使用風(fēng)險問題；7.可實現(xiàn)單個站點或多站點測試