Architecture universelle de traitement du signal Plateforme de prototypage en temps réel pour le développement de silicium

Le contrôle synchronisé est essentiel pour caractériser les dispositifs qui présentent un comportement dépendant du temps, des caractéristiques de commutation rapides ou qui sont sensibles à l'auto-échauffement. De nombreux phénomènes semi-conducteurs, tels que le piégeage de charge, les fuites transitoires ou la résistance dynamique à l'état passant, se manifestent à des échelles de temps de l'ordre de la microseconde à la nanoseconde. Sans un alignement temporel précis entre les unités d'alimentation et de mesure, ces effets peuvent être mal représentés ou complètement ignorés.

USPA résout ce problème en fournissant un moteur de synchronisation déterministe qui déclenche simultanément tous les canaux de mesure et toutes les formes d'onde de stimulus avec une résolution inférieure à 10 ns. Cela garantit une corrélation précise entre les signaux appliqués et la réponse observée du dispositif. Par exemple, pour caractériser un HEMT GaN, les impulsions de grille et de drain doivent être alignées avec précision afin de mesurer le temps de montée, le dépassement et la récupération inverse. Les plateformes USPA réduisent également la latence et la gigue des logiciels, ce qui permet d'obtenir des résultats reproductibles et fiables, même dans des scénarios de test complexes.

Les plateformes de prototypage sont conçues pour offrir flexibilité et évolutivité, permettant ainsi aux ingénieurs de configurer des systèmes en fonction des besoins spécifiques des tests. Des modules tels que les SMU, les générateurs de formes d'onde (WGFMU), les unités de mesure de capacité (CMU) et les contrôleurs de commutation peuvent être ajoutés ou supprimés en fonction de l'application. La plateforme de prototypage sert de colonne vertébrale de synchronisation, coordonnant le contrôle, les déclencheurs et la synchronisation entre les instruments via un bus central et un ensemble de commandes. Cette approche permet :

• Environnements de test évolutifs, allant des configurations de banc à appareil unique aux grandes stations de test automatisées au niveau des plaquettes.

• Capacité de mesure interdomaines, telle que la combinaison des mesures IV, CV et du pouls dans un seul flux de test.

• Conceptions de systèmes évolutifs, où les exigences futures en matière de tests peuvent être satisfaites en ajoutant des modules ou en augmentant le nombre de canaux sans avoir à réviser la configuration existante.

Cette modularité est particulièrement précieuse dans les flux de travail de recherche ou de production en constante évolution, prenant en charge tout, de la modélisation des transistors à la validation des dispositifs de puissance et à la caractérisation des matériaux.

Les systèmes basés sur une architecture de traitement du signal excellent dans les applications qui nécessitent une coordination précise, rapide ou multidomaine des mesures. Les principaux domaines d'application sont les suivants :

• Essais IV/CV pulsés : Essential caractériser des dispositifs tels que les FET au GaN, les MOSFET au SiC ou les transistors CMOS dans des conditions non stationnaires.

• Caractérisation de la réponse transitoire : analyse du comportement de commutation, de la récupération des diodes et de l'injection de charge lors de transitions rapides du signal.

• Instabilité thermique due au biais (BTI) et rupture diélectrique dépendante du temps (TDDB) : essais de longue durée qui appliquent une contrainte de tension avec des lectures pulsées intermittentes pour surveiller la dégradation.

• Études sur la physique des matériaux et des dispositifs : étude du transport des porteurs résolu en temps, des transitoires de capacité et du comportement dépendant de la fréquence dans les matériaux émergents.

• Fiabilité et tests de résistance : exécution de séquences automatisées avec des tensions, des courants et des largeurs d'impulsion étroitement contrôlés afin de simuler les environnements d'exploitation.

Leur nature déterministe les rend idéales pour capturer des comportements subtils qui seraient autrement masqués par la gigue de mesure ou le contrôle asynchrone des tests.