Arquitetura universal de processamento de sinais Plataforma de prototipagem em tempo real para desenvolvimento de silício

O controle sincronizado é essencial ao caracterizar dispositivos que apresentam comportamento dependente do tempo, características de comutação rápida ou são sensíveis ao autoaquecimento. Muitos fenômenos semicondutores, como aprisionamento de carga, vazamento transitório ou resistência dinâmica, manifestam-se em escalas de tempo de microssegundos a nanossegundos. Sem um alinhamento preciso entre as unidades de fonte e medição, esses efeitos podem ser representados de forma incorreta ou completamente ignorados.

A USPA resolve isso fornecendo um mecanismo de temporização determinístico que aciona simultaneamente todos os canais de medição e formas de onda de estímulo com resolução inferior a 10 ns. Isso garante uma correlação precisa entre os sinais aplicados e a resposta observada do dispositivo. Por exemplo, na caracterização de um GaN HEMT, os pulsos de porta e dreno devem ser alinhados com precisão para medir o tempo de subida, o overshoot e a recuperação reversa. As plataformas USPA também reduzem a latência e o jitter do software, produzindo resultados repetíveis e confiáveis, mesmo em cenários de teste complexos.

As plataformas de prototipagem são projetadas para oferecer flexibilidade e expansibilidade, permitindo que os engenheiros configurem sistemas com base em necessidades específicas de teste. Módulos como SMUs, geradores de forma de onda (WGFMUs), unidades de medição de capacitância (CMUs) e controladores de comutação podem ser adicionados ou removidos, dependendo da aplicação. A plataforma de prototipagem atua como espinha dorsal da sincronização, coordenando o controle, os disparadores e o tempo entre os instrumentos por meio de um barramento central e um conjunto de comandos. Essa abordagem permite:

• Ambientes de teste escaláveis, desde configurações de bancada com um único dispositivo até grandes estações de sondagem automatizadas em nível de wafer.

• Capacidade de medição entre domínios, como combinar medições IV, CV e de pulso em um único fluxo de teste.

• Projetos de sistemas atualizáveis, nos quais os requisitos de testes futuros podem ser atendidos com a adição de módulos ou o aumento do número de canais, sem a necessidade de reformular a configuração existente.

Essa modularidade é particularmente valiosa em fluxos de trabalho de pesquisa ou produção em evolução, oferecendo suporte a tudo, desde modelagem de transistores até validação de dispositivos de energia e caracterização de materiais.

Os sistemas baseados em arquitetura de processamento de sinais se destacam em aplicações que exigem coordenação de medições precisas, de alta velocidade ou multidomínio. As principais áreas de aplicação incluem:

• Teste IV/CV pulsado: essencial para caracterizar dispositivos como FETs GaN, MOSFETs SiC ou transistores CMOS em condições não estacionárias.

• Caracterização da resposta transitória: Análise do comportamento de comutação, recuperação do diodo e injeção de carga durante transições rápidas de sinal.

• Instabilidade de temperatura de polarização (BTI) e ruptura dielétrica dependente do tempo (TDDB): Testes de longa duração que aplicam tensão com leituras pulsadas intermitentes para monitorar a degradação.

• Estudos de física de materiais e dispositivos: Investigação do transporte de portadores resolvido no tempo, transientes de capacitância e comportamento dependente da frequência em materiais emergentes.

• Confiabilidade e testes de estresse: Execução de sequências automatizadas com tensão, corrente e larguras de pulso rigidamente controladas para simular ambientes operacionais.

A natureza determinística deles os torna ideais para capturar comportamentos sutis que, de outra forma, seriam mascarados pela instabilidade da medição ou pelo controle assíncrono do teste.