一種芯片智能檢測系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計

賈澤雨 李曉楠 吳登濤 席佳穎

關(guān)鍵詞：射頻PA芯片；二手芯片檢測；回收利用

1引言

現(xiàn)階段，滿足性能參數(shù)較多的射頻PA芯片成為我國積極發(fā)展的對象，而對于后期人局者來說必然需要積累研發(fā)時間，存在一定的壁壘。特別是在制程上，是眾多芯片廠商，甚至是射頻廠商都難以逾越的一道坎。國產(chǎn)射頻PA芯片自給尚需時日。所以，重新利用二手芯片，也是緩解我國芯片市場在國家積極發(fā)展芯片時期面臨壓力的有效措施。

射頻PA芯片，即射頻芯片，其通過天線諧振，包括功放、低噪音放大器和天線開關(guān)等，將無線電信號轉(zhuǎn)換成一定的無線電信號波形。射頻芯片架構(gòu)包括接收通道和發(fā)射通道兩個主要部分。此外，射頻PA芯片是完成射頻收發(fā)、頻率合成、功率放大任務(wù)的手機等電子終端的核心芯片之一。

2產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)

2.1測試硬件技術(shù)

實驗室通常是完成器件參數(shù)或功能的驗證測試機構(gòu)，如專用測試工具、專用參數(shù)測試儀表等。由于使用環(huán)境的不同、射頻PA芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同、技術(shù)要求的不同以及執(zhí)行的協(xié)議標準的不同，因此，在進行大型試驗時，需要將試驗儀器集成到統(tǒng)一的環(huán)境中，通過信號發(fā)生器、頻譜分析儀、高性能矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、功率分析儀、電源和脈沖發(fā)生器等自動化設(shè)備進行統(tǒng)一操作。其中，信號發(fā)生器的激勵作用通過探針臺或夾具等提供給受測芯片；對被測芯片的輸出信號進行測試分析，如頻譜分析儀、功率分析儀、高性能矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀等，通過探針臺或夾具進行分析；動力電源和脈沖發(fā)生器對系統(tǒng)進行供電和控制。其中，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀在對信號發(fā)生器和頻譜分析儀進行統(tǒng)一控制并自動進行全參數(shù)測試的同時，發(fā)揮其主要測試功能。

2.2高速射頻PA芯片信號測試負載板

測試負載板在射頻PA芯片測試中發(fā)揮抓取和放大測試信號的作用，因此，考驗載板的設(shè)計是非常關(guān)鍵的，其精確度非常高。同時，傳輸信號速度快、信號弱的問題，是在測試射頻PA芯片時出現(xiàn)的。要解決上述問題，射頻芯片測試負載板的設(shè)計需要從最初的器件選擇，布局，走線，阻抗等因素著手。其中，包括射頻信號通道抗干擾性檢測技術(shù)（RF信號通道抗干擾性檢測技術(shù)）；射頻信號通路傳輸采用阻抗匹配設(shè)計；多通道射頻信號隔離技術(shù)；高速信號布線規(guī)則研究。

2.3測試軟件技術(shù)

通過實驗分析和射頻PA芯片模型算法的研究，對射頻芯片功能和性能參數(shù)測試方法、測試線路、測試算法和測試軟件等進行設(shè)計和探討。對通過射頻PA芯片通用測試環(huán)境所測試的參數(shù)進行分析和計算，以滿足功能日益復(fù)雜、性能日益提高的射頻PA芯片設(shè)計驗證分析和產(chǎn)業(yè)化測試的需求，從而實現(xiàn)對射頻PA芯片關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)快速、穩(wěn)定、可靠的測試，并為射頻PA芯片提供完整的測試解決方案。

2.4產(chǎn)品工藝設(shè)計

為滿足射頻芯片智能測試的要求，我們進一步提出了基于LabVIE的GUI風(fēng)格的軟件平臺，通過GPIB總線接口與測試儀器進行通信、數(shù)據(jù)采集和控制。將計算機等上位機作為核心，同時利用虛擬儀器技術(shù)控制各測試儀器，使其協(xié)調(diào)配合，進一步完成參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集和報表分析等芯片相關(guān)工作，本套測試機構(gòu)可以基本實現(xiàn)射頻芯片測試的目的，降低大量的時間成本。

為實現(xiàn)射頻PA芯片測試的目的，本文團隊研發(fā)了一套新芯片測試流程，和基于此流程的射頻PA芯片測試機以及配套的分析軟件。

3產(chǎn)業(yè)特征

現(xiàn)階段的通信領(lǐng)域內(nèi)，產(chǎn)品更新?lián)Q代速度加快，相關(guān)射頻PA芯片的計劃淘汰速度加快，射頻PA芯片的回收利用產(chǎn)業(yè)也開始蓬勃發(fā)展，芯片檢測價格與售出價格可相差十幾倍。

由于檢測性價比低，目前市場上進行射頻PA芯片回收檢測的方式有如下2種。使用機器進行檢測，效率高，準確率高，但價格較高，常規(guī)的帶有射頻測試能力的自動測試設(shè)備價值幾十萬美元，為此中小微企業(yè)對于如此昂貴的設(shè)備只能望而卻步：使用人工進行檢測，這是市場上大多廠商使用的方法，但其效率低，準確率僅為50％，人工成本高。

無論是上述哪一種方式，都存在較大的問題，本項目提出的簡化測試方法，以及研發(fā)的自動測試產(chǎn)品，成為解決以上問題的最好方式。

3.1操作優(yōu)勢

由上料機構(gòu)、測試機構(gòu)、編帶機構(gòu)等硬件和基于LabVIEW開發(fā)的射頻PA芯片測試軟件組成的射頻PA芯片測試系統(tǒng)，具有如下操作優(yōu)勢。前期將芯片放人對應(yīng)的夾具中即可，不需要人眼來測試芯片；后期將進一步完善上料機構(gòu)和編帶機構(gòu)，進一步解放了人工操作，使整個測試過程自動進行[1]。

3.2成本優(yōu)勢

可以看到，整個射頻PA芯片測試系統(tǒng)均由現(xiàn)有的器件進行二次設(shè)計和組裝，制造成本較低，而且組成材料均可替換，進一步降低了維護成本[2]。

3.3發(fā)展優(yōu)勢

從《關(guān)于<國家危險廢物名錄（修訂稿）>征求意見稿的建議》中可以看到，廢電路板（包括廢電路板上附帶的元器件、芯片、插件、貼腳等）早已被明確列入了《危險廢物名錄》。但是，在大部分城市的垃圾分類規(guī)定中，此類廢物并不包含在有害垃圾中[3]。

基于此，大量電子產(chǎn)品被一些商業(yè)渠道進行二手回收，特別是價值較高的電子產(chǎn)品，然而一些價值較低的電子產(chǎn)品，或者其個別配件，卻很難予以回收。而且由于普及程度不足，公眾并不知道廢電路板等屬于危險廢物[4]。

4產(chǎn)品定位

4.1芯片檢測服務(wù)提供商

本自動化測試產(chǎn)品，主要為二手芯片回收廠商提供優(yōu)質(zhì)迅速的芯片檢測服務(wù)，解決其原本準確率低、效率低的問題。同時，對于一些經(jīng)營困難的廠商，還會提供相應(yīng)的扶持政策，助力其成長[5]。

4.2中小微科技企業(yè)芯片提供商

通過利用自動化測試機構(gòu)檢測，我們也可以回收二手芯片，從二手芯片回收廠家和個人消費中回收，把高質(zhì)量的芯片提供給市場。

5產(chǎn)品市場營銷規(guī)劃

產(chǎn)品在開發(fā)階段初期，主要目標是完善改進檢測系統(tǒng)，搭建公司官網(wǎng)，實現(xiàn)品牌效應(yīng)。在此階段，因為各方面條件還不夠完善，我們計劃先打開浙江地區(qū)的市場，建立杭州檢測服務(wù)點輻射浙江地區(qū)，并配備5臺設(shè)備。我們主要聯(lián)系浙江有射頻芯片相關(guān)業(yè)務(wù)的商家，并與其展開合作，向它們大力介紹射頻芯片的檢測設(shè)備能夠極大地減少人力成本，提升檢測效率，推廣我們的品牌和設(shè)備，使它們成為我們的長期合作伙伴，進而為它們提供射頻芯片檢測服務(wù)，同時持續(xù)完善我們的物流等配套服務(wù)，盡量聯(lián)系到更多的商家，完善我們平臺數(shù)據(jù)庫，為設(shè)備使用者提供更全面、優(yōu)質(zhì)的服務(wù)[6]。

在公司創(chuàng)立的初始階段，建立公司官方網(wǎng)站，利用微博、微信等新媒體賬號進行低成本營銷，策劃公關(guān)事件也是擴大其影響力的重要手段，如拍攝微電影、舉辦和贊助相應(yīng)比賽、制造公關(guān)事件等，通過以上一系列手段，建立一定的品牌效應(yīng)[7]。

項目發(fā)展中期，將市場推進到發(fā)達城市，實現(xiàn)一體化服務(wù)。在該階段，我們將以鋪設(shè)國內(nèi)網(wǎng)點為主，有一定知名度后方便擴大用戶基數(shù)，在電子、數(shù)碼行業(yè)發(fā)達的城市，如北京、上海、廣州、深圳、杭州等建立射頻芯片檢測的網(wǎng)點，發(fā)揮平臺優(yōu)勢，實現(xiàn)官網(wǎng)下單，加強與物流企業(yè)的合作，完善收發(fā)、檢測芯片一體服務(wù)。加大研發(fā)投入，加快智能檢測一體設(shè)備的落地，完善平臺功能，建立從檢測芯片到廢棄芯片處理的體系，實現(xiàn)廢棄芯片的統(tǒng)一回收，加強與垃圾處理機構(gòu)的合作，擴大平臺的社會效益。

項目后期，在已有資金和技術(shù)的支持下，擴大市場占有率，鋪設(shè)全國渠道。公司通過實施前兩期營銷方案，積累了較大的現(xiàn)金流。該項目此時已在國內(nèi)重點城市鋪設(shè)了非常成熟的銷售網(wǎng)絡(luò)，并擁有一批忠誠度較高的客戶群體，并以此為依托，逐步向二、三線城市以放射的方式拓展，最終編織成能覆蓋全國的渠道網(wǎng)絡(luò)，形成公司自身在營銷渠道上的核心競爭力，從而進一步加大研發(fā)投入，完善和提升芯片檢測設(shè)備的功能，以適應(yīng)行業(yè)的變化[8]。

6項目未來展望

市場成熟后期，我們將拓展其他業(yè)務(wù)，射頻前端芯片市場主要是由移動終端需求在驅(qū)動。首先降低研發(fā)成本，將產(chǎn)品定位于中低端市場，避免高端市場高性能要求下的高研發(fā)成本。其次降低運營成本，采用B2B線上直銷形式，自建官網(wǎng)銷售平臺，減少產(chǎn)品銷售過程中的實體店，將本來預(yù)留給經(jīng)銷商的利潤及店鋪租金節(jié)約下來；初期試點先定好幾個合作企業(yè)，而不是大范圍的宣傳，節(jié)約宣傳成本的同時，也給系統(tǒng)完善留足時間：通過價格優(yōu)惠進行定向企業(yè)幫扶，與幫扶企業(yè)簽訂長期合同，減少后期因為激烈的市場競爭造成的大量資金投入。

近年來，隨著移動終端功能的完善和更新?lián)Q代，手機、平板電腦等移動終端的銷售量持續(xù)上升，且棄置量增多。傳統(tǒng)手機的射頻芯片可以在其他相關(guān)場景使用，所以我們與收購二手數(shù)碼產(chǎn)品的平臺展開深度合作，收購此類商家的二手射頻芯片，以進一步拓展研發(fā)深度。