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2025-08-23T07:01:29Z

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'''自動測試裝置'''（Automatic test equipment）簡稱 ATE，是講會當利用自動化技術，針對產品進行快速測試的裝置，予人測試的產品會叫做是被測元件（DUT）。簡單的自動測試裝置可能干焦包括電腦控制的萬用表，也有可能就是包括真濟複雜測試裝置（實體抑是仿真正電子測試裝置），目的是針對複雜的電子產品進行自動化測器佮故障診斷。自動測試裝置嘛會當測試複雜的電子半導體封裝，抑是進行晶元測試，待測元件會當是單晶片系統佮積體電路。

==自動測試裝置的應用場合==

自動測試裝置定定用佇電子製造產業，佇電子零件佮產品製造完成了後進行測試。自動測試裝置也定用佇航空電子佮汽車電子的零組件測試，抑是用佇咧雷達抑是無線通訊的軍事應用中。

===用佇半導體產業===

半導體的自動測試裝置，會當測試濟濟的電子零件佮系統，對簡單的元件（比如講電阻器、電容器佮電感元件）到積體電路（IC）、印刷電路板（PCB），甚至組組好的複雜電子系統。為著遮的需求，可以用探針卡來進行測試。ATE 系統的目的是愛減少驗證特定零件需要的時間，並且咧進一步組織進前，提早發現零件的問題。為著降低製造成本並且提懸產率（yield），半導體零件需要佇組裝了後進行測試，避免有缺陷的產品無檢測著，最後佇客戶捀故障。

==組成元件==

自動測試裝置中會用主控制器（多半是電腦）控制訊號源佮量測儀器。往過 ATE 系統內底會用依客戶需求設計的控制器抑是繼電路。會用機械手臂將被測元件囥佇咧自動測試裝置頂頭，這一手骨會叫做 handler 抑是 prober，透過客化的介面測試適配器（Interface Test Adapter，簡稱 ITA）轉換 ATE 的資源去予人測元件。

===工業電腦===

自動測試裝置中使用的電腦會是工業電腦，是囥佇咧機櫃系統頂懸的電腦，有充足的 PCI / PCIe 插槽會當連接訊號產生裝置抑是感測裝置。此工業電腦會是自動測試裝置中的控制器。測試應用程式的開發佮測試結果的儲存攏會佇這个電腦上。大部份現代的 ATE 攏會包括電腦控制的儀器，會當提供物理訊號（電壓、電流）抑是量測真濟的訊號。儀器可能包括待測裝置的電源（裝置電源供應器，device power supplies，DPS）、參數化量測裝置（parametric measurement units，PMU）、任意波形產生器（arbitrary waveform generators，AWG）、類比數位轉換裝置、數位 IO 猶閣有測試裝置電源。測試裝置會當針對待測裝置來進行無仝的量測，由工業電腦控制，佇適當的時機提供訊號（抑是電壓、電流）抑是進行量測。依照所要求的反應時間，嘛會考慮使用實時系統來產生訊號以及揣訊號。

===大量連接裝置===

大量連接裝置（mass interconnect）是測試儀表（PXI , VXI , LXI , GPIB , SCXI 佮 PCI）佮被測元件之間的連接器介面。是自動測試裝置佮被測元件之間訊號輸入輸出的節點。

===例：電壓量測===

假設欲量測特定半導體的電壓，會用自動測試裝置中的數位訊號處理（DSP）儀器直接量測電壓，將結果送去電腦來進行訊號來處理，計算出其電壓值。這个例會當看出傳統的裝置（譬如講電流表）因為其可量測的數量有限，閣加上欲做量測所需要的時間，可能無法度用佇咧電動測試裝置內底。利用數位訊號處理來量測參數的好處是量測時間。假使講若欲計算電子訊號的峰值電壓以及其他的參數，需要用一个峰值檢測儀表，閣加上量測其他參數的儀表。若使用用數位訊號處理做基礎的儀表，會當針對信信號取樣，就會當計算其他的參數。

===試參數的需求和測試時間的考量===

每一種裝置的測試方式有可能會有無仝款。試會增加成本，因此低成本的產品是真少會進行完整的測試，醫療裝置抑是懸單價，要求會當靠度的裝置就會有真濟的量測。

敢是欲試裝置這个所有的參數，這一方面是考慮著裝置的機能需求，閣有裝置的應用場合。比如講，裝置是用佇咧醫療抑是相關安全抑是性命的產品頂懸，就需要量測足濟的參數，其中一寡參數猶需要有資料佐證。欲量偌濟參數的決策本身誠複雜，你需要考慮成本猶閣有產能。若裝置是複雜的數位裝置，有上千个邏輯，需要考慮測試故障的崁率。決策需要以測試的經濟效益來考量，包括測試頻率，裝置 IO 的數量佮種類，裝置的機能需求，裝置的應用場合等等的因素。

==Handler、晶圓測試器佮測試轉接器==

自動測試裝置會當用來測試已經封裝的積體電路，抑是直接針對晶圓進行測試。測試積體電路會用 Handler 將元件囥佇訂做的介面枋（介面測試轉接器，Interface Test Adapter）上，測試晶圓會利用懸度的晶圓測試器（prober）直接測試。

自動測試系統若欲試積體電路，會有一个自動化的定位系統（這號做 handler），此系統會待測元件囥佇介面測試轉接器（Interface Test Adapter，ITA）上，通好予系統進行量測。介面測試轉接器有可能只是單純將自動測試系統猶閣愛等測元件的電路連接做伙，毋過也有可能其中有額外電路進行訊號轉換，也有機構來固定待測的元件。尾仔會有電子連接器連接介面測試轉接器佮自動測試系統。此連接器需要承受生產線的嚴格要求，因此時著愛換。

測試晶元的自動測試系統會使用晶元測試器（Prober），倚近晶元並且進行測試。

愛較緊試較緊試較濟个方式是一改試偌个元件。若是 ATE 有用著偌裝置，而且是逐个裝置輪流的使用，就會當用濟站的方式來做測試。某一个裝置測試這个元件的時陣，由其他的裝置測試其他的元件。

==自動測試裝置的程式開發==

ATE 電腦會用現代的程式語言（比如講 C 語言、C + +、Java、Python、LabVIEW 抑是 Smalltalk）閣加上一寡加的指令來控制 ATE 裝置，佇使用的應用程式介面（API）可能是標準的，嘛可能是某廠商專用的。嘛有可能會用著一寡特定的程式語言，比如講 ALTAS。自動化測試裝置也有可能透過測試執行 ia̋n-jín 來進行自動化，比如講國家儀器的 TestStand 軟體。

有時仔會用 ATPG 來設計測試的流程。

==測試資料輸出（STDF）==

濟濟半導體產業使用的自動測試系統會輸出標準測試資料格式（STDF）的檔案。

==診斷==

自動測試裝置的診斷機能是指識別出佗一个元件故障的功能。自動測試裝置的測試會進行兩个基本的功能。第一个是確認被測元件敢有正常的頭路，第二个是去予人測元件無正常做工課的時陣，診斷其原因。診斷可能是上困難而且上開時間的部份。著 ATE 來講，可能會共失效縮減到元件的某一區抑是某幾區的元件。若欲閣進一步改善診斷，會當加入類比指紋分析測試。診斷定定用飛針測試來做。

==測試裝置切換==

佇咧測試系統內面加入高速的切換系統會當佇加加一裝置的測試的時陣閣較緊，更省成本，嘛會當減少錯誤以及成本。設計測試系統的切換組態需要了解愛切換的裝置，以及欲進行的測試，嘛愛知影切換裝置的硬體資訊。

==平台==

目前有濟濟模組化的電子儀器平台，定用佇咧建立自動化的電子測試佮量測系統上。遮的系統定定用佇進料檢測、品質的保證，抑是電子產品半成品抑是成品的生產測試。工業標準的通訊介面會連結訊號源佮量測裝置，裝置可能是佇機櫃系統，抑是佇機箱抑是大型機的系統，由外部電腦執行的客製化軟體所控制。

平台的通訊介面有分做 GPIB / IEEE 被四百八十八、LXI、VXI、PXI、USB、RS 鋪二百三十二等介面。

===GPIB / IEEE 被四百八十八===

通用介面匯流排（The General Purpose Interface Bus）是為著予感測器佮會當簡單裝置會當佮電腦通訊，由電氣電子工程師學會定義的標準並列介面，其標準為著 IEEE 被四百八十八。GPIB 是數位八位元的並列通訊介面，其資料傳輸率會當超過八 Mbytes / s，會當用菊花鏈共鋪起來的方式，上濟連接十四个裝置到控制器，用的是二十四-pin 連接器。這是儀表上上捷用的 I / O 介面，嘛是特別為儀器控制應用所設計的介面。IEEE 被四百八十八規範將此匯流排標準化，嘛定義其電子、機構猶閣有功能上的規格，定義矣基本的軟體通訊規則。GPIB 上適合用佇工業環境，需要穩定儀表連線的應用。

原始的 GPIB 標準是由 HP 佇一九六空年代尾所開發，目的是欲控制 HP 製造的可程式化裝置。數位控制器佮會使程式化測試裝置的匯入，產生了需要佇無仝廠商的裝置佮控制器之間的標準高速通訊介面的需求。IEEE 佇咧一九七五年發佈矣 ANSI / IEEE 標準四百八十八葩–一千九百七十五 , IEEE Standard Digital Interface for Programmable Instrumentation，其中就有介面系統的電氣、機構佮機能規格。此標準佇一九七八年（IEEE 學四百八十八追一）佮一九九Ｏ年（IEEE 被四百八十八追二）改版，IEEE 四百八十八學二規格包括著 SCPI（可程式儀器標準命令），其中定義矣各儀表分類需要遵守的特定指令。SCPI 彼个確保儀表的相容性，嘛會當互相設定組態。

IEEE 被四百八十八因為容易使用，大部份的可程式化儀表以及訊號源嘛支援，已經流行足長的時間。不過佇大型系統內底，有以下的限制。

* Driver fanout 能力受限，干焦會當接十四个裝置猶閣有一个控制器。
* 線長限制各裝置之間的距離需要小於二公尺，線長全長不得超過二十公尺，所以若是分散佇一个房間內的系統，抑是需要遠端量測的系統，攏有問題。
* Primary addresses 限制網路頂頭干焦三十个裝置。IEEE 被四百八十八閣有 secondary address，但這馬裝置嘛足少咧使用。

===LXI===

LXI（LAN eXtensions for Instrumentation）是將乙太網擴展到儀器的標準，定義矣使用乙太網的儀器以及資料揣系統的通訊協定。這類的系統是以細的模組化儀器為基礎，使用低成本，開放性的網路（乙太網）。 LXI 相容的儀器有模組化儀器佇咧體積佮整合的優勢，無卡片機架構的成本佮外形因素的限制。因為使用乙太網通訊，LXI 標準的封包較會使變，有高速 I / / O，使用的網路會當用佇商業、工業、航太以及軍用。彼每一个 LXI 相容的儀器攏會提供會當相換虛擬儀器（Interchangeable Virtual Instrument，IVI）驅動的程式會當簡化佮非 LXI 裝置的通訊，所以 LXI 相容裝置閣有通好佮裝置（像使用 GPIB、VXI、PXI 介面的裝置）通訊，簡化混合式系統組態的建構佮運作。

有的 LXI 儀器會支援指令碼指令（scripting），去使用躉入式的測試指令碼處理器來規劃測試猶閣有量測的應用。以指令碼為基礎的儀器其架構較靈活，會當提昇效能，佇真濟應用上成本嘛較低。指令碼會當增強 LXI 儀器的便利性。LXI 嘛提供開啟指令碼的功能。目前 LXI 的標準無要求儀器愛會當程式化，嘛無要求愛支援指令碼，猶毋過 LXI 規格內底的一寡功能預期有可程式化的儀器，嘛提供強化 LXI 相容裝置指令碼能力的一寡實用功能。

===VXI===

VXI（VME eXtensions for Instrumentation）網路是以 VMEbus 為基礎，用佇自動化測試頂懸的開放標準平台。VXI 佇一九八七年開始匯入矣，有 Eurocard 外形因素，加上矣觸發線、區域網路，閣有適用佇咧量測應用的一寡功能。VXI 系統是以上濟十三个插槽的大型主機抑是機箱為基礎，頂懸會當安裝無仝款的 VXI 儀器模組。機箱嘛會提供電源，閣有處理機箱佮其中模組的散熱功能。VXI 網路模組一般懸度會是六 U（六个機架單位）。

===PXI===

PXI（PCI eXtensions for Instrumentation）是特別用佇資料揣以及實時控制系統的週邊網路。PXI 是佇一九九七年匯入，使用 CompactPCI 三 U 抑是六 U 的外型因素，加上矣觸發線、區域網路，閣有適用佇咧量測應用的一寡功能。PXI 彼𠕇體規格佮軟體規格是由 PXI 系統聯盟（PXI Systems Alliance）開發佮維護。全世界有超過五十間廠商咧開發 PXI 彼个硬體。

===USB===

USB 是連接電腦佮禮拜邊（譬如講鍵盤、滑鼠等）的網路，有隨插即用的特性，一个埠頭上濟會當處理百二十七个裝置，理論上懸的速度是四仔八十 Mbit / s（USB 二嬸零規格內底定義的高速 USB）。因為乎 USB 埠頭已經是電腦的標準功能，嘛定定用來取代傳統的串列通訊介面。不過佇咧工業測試佮量測系統的應用猶無濟，原因如下：USB 纜線毋是工業等級的，對雜訊足敏感的，伊可能會無小心將 USB 線佮裝置（抑是電腦）斷線，而且控制器佮裝置的上大距離干焦三十公尺。USB 定用佇咧實驗室，較無要求穩定連線的應用。

===RS 被二百三十二===

RS 鋪二百三十二是串列通訊的規格，定定用咧分析佮科學的儀器上，嘛用來控制電腦週邊裝置（像講印表機）。 RS 被二百三十二和 GPIB 無仝，透過 RS 抹兩百三十二介面，一改干焦會當連結一个裝置。RS 鋪二百三十二的速度嘛較慢，資料率一般小於二十 kbytes / s。RS 鋪兩百三十二上適用佇實驗室較慢，較無要求穩定連線的應用。其電源是 ± 二十四 V。

===JTAG / 厝邊界掃描===

JTAG / 厝邊界掃描（IEEE Std 一千一百四十九孵一）會使用做是 PCB 層級是系統層級的介面網路，目的是控制 IC 的針跤，對以前互相咧試驗，嘛會當做邏輯元件抑是元件群的功能密密的測試。嘛會當提來做儀表的控制介面，這个功能會當納入去 IC 內（比如講 IEEE 一千六百八十七），抑是囥佇咧儀表內底，是外部會當控測試系統的一部份。

===測試指令碼處理器以及通道擴展網路===

最近發展的測試系統平台，有一寡儀器會有儀器內底測試指令碼（test script）處理器佮高速網路。此架構下跤，「主站」儀器執行測試指令碼（小型的程式），控制測試系統當中「對站」儀器的運作，彼儀器透過高速以 LAN 為基礎的觸發仝步機制，佮各單元之間的通訊網路來進行。利用指令碼程式會當協調相連紲的動作。

此作法佇小資料量傳輸時的效果上好，這也是測試佮量測應用程式的特點。會當用一百 Mbit / s 的資料傳送率，猶閣有非常少的網路負載，佇實際應用比 GPIB 佮一百 BaseT 乙太網愛緊足濟的。

此平台的優點是所有相連紲的儀器會當表現的像一个密密整合的多通路系統，使用者會當調整其測試系統，以節省成本的方式提供需要的通道數量。才有這个方式架構的系統會當是獨自的量測佮自動化系統，由主站單元控制資料來源、量測、試通過抑是袂通過的判斷、測試程式的流程控制、以及組件的 handler 抑是 prober。支援專門的觸發線，表示無需要額外的觸發接線，就會當透過測試指令碼處理器佮高速網路達到多個裝置的同步運作。

==參考資料==

==相關條目==

==外部連結==

* System Integration of an Open-Architecture Test System by Yuhai Ma , Advantest America Inc . ( July 二千空六 )
* ATE automatic testing basics .
* Impact of Cable Losses–application note defines and details the sources for cable loss in automatic tester systems ( ATE ) .
* GPIB 一百空一 A Tutorial About the GPIB Bus ICS Electronics ( retrieved December 二十九 , 二千空九 ) .
* List of books covering automatic test systems and applications ( retrieved July 二十 , 二千空一十一 ) .

[[分類: 待校正]]

ATE - 修訂紀錄

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