泰瑞达:六十载创新,测试芯未来

   日期:2021-04-12     来源:泰瑞达    
核心提示:自动测试设备的发展经历了三个阶段。一是采用专用测试设备:这种系统比较复杂,研制工作量大,造价高,适应性差,在改变测试内容时要重新设计接口(包括仪器与仪器之间的接口和仪器与计算机之间的接口)。

测试内容日益复杂,测试工作量激增,而且要求完成测试的时间越来越短,人工测试很难满足这些要求,自动测试技术因而得到迅速发展。自动测试设备研制工作始于1950年代,较完善的自动测试设备是1960年代采用电子计算机以后才问世的。

自动测试设备的发展经历了三个阶段。一是采用专用测试设备:这种系统比较复杂,研制工作量大,造价高,适应性差,在改变测试内容时要重新设计接口(包括仪器与仪器之间的接口和仪器与计算机之间的接口)。专用测试设备仅用来进行大量重复性试验、快速测试或复杂测试,或用于对测试可靠性要求极高、有碍测试人员健康以及测试人员难以接近的测试场所。二是采用标准化通用接口母线(GPIB)连接有关设备,系统中各组成部分均配标准化接口功能,用统一的无源母线电缆连接起来。不需要自行设计接口,可灵活地更改、增删测试内容。在这两个阶段中,计算机主要承担系统的控制、计算和数据处理任务,基本上是模拟人工测试的过程,尚不能充分发挥计算机的功能。三是将计算机与测试设备融为一体,用计算机软件代替传统设备中某些硬件的功能,能用计算机产生激励,完成测试功能,生成测试程序。

泰瑞达(Teradyne)在1960年由Alex d'Arbeloff和Nick DeWolf在马萨诸塞州创办,从生产二极管测试仪起家,到今天已经成为自动测试设备(Automatic Test Equipment,ATE)领导品牌,其高端客户包括英特尔、三星、高通、德州仪器、ADI公司和IBM。

50多年来,泰瑞达一直坚守“创新”,根据市场和产业趋势的变化不断自我调整。从成立至今,不间断地研发领先技术、开发创新的产品和亚洲真人爱爱图片,为行业注入新鲜活力。

泰瑞达连续七年在VLSIresearch年度调查被用户评为最佳供应商,更斩获2019年“测试设备最佳供应商”和“十佳芯片制造设备供应商”最佳殊荣。

今年是泰瑞达进入中国市场40周年,让我们一起走进泰瑞达。

艰辛创业,低调开端

1947年12月23日:贝尔实验室(Bell Labs)的William Shockle(肖克莱)领导的硅和锗表面研究组的成员John Bardeen(巴顿)和Walter Houser Brattain(布拉顿)制造出第一个具有放大电流效果的点触式电晶体(Transistor);晶体管的发明成为半导体技术发展第一个里程碑,从此人类步入飞速发展的电子时代。

在晶体管发明时,Alex d'Arbeloff和Nick DeWolf还刚在麻省理工学院相识。1949年毕业后两人各奔东西,各自选择了不同的职业生涯。

DeWolf以工程师的身份进入位于马萨诸塞州的半导体公司Transitron工作,在20世纪50年代,DeWolf因其创新的应用工作而获得了广泛的声誉。

到1960年,DeWolf厌倦了在Transitron按步就班的生活,公司已经无法满足他的兴奋点,他想创办一家公司,于是联系了校友Alex d'Arbeloff。两人一拍即合,于是开始共同创业。他们的商业计划就是做一款有良好的技术性能、可靠性和经济回报的全新“工业级”电子测试设备。

因为两人在工作中就感觉到,除非测试工程师和实验仪器可以自动工作,否则到大批量生产时,测试电子元件就会遇到瓶颈。

当谈及公司取名“Teradyne”时,DeWolf表示,公司名称中必须有一个字母“D”,“Tera”是10的12次方的前缀,“dyne”是力量的单位。这个名字,意味着这家公司将是一股不容小觑的巨大力量。

有了新公司的名字,写好了商业计划书,两个人开始寻找办公地点。考虑到两人上下班方便和工厂工人的通勤方便,他们最后选择了波士顿公共交通线路中心附近的Joe & Nemo热狗店上访的阁楼。

泰瑞达创造的第一款产品D133,这是一款逻辑控制的通/断(go/no-go)二极管测试仪,不过也耗费了所有的25万美元融资。公司的第一个客户是雷神(Raytheon),在用5000美元购买D133后,雷神发现,能够更便宜地大批量生产产品,生产量增加的结果大大超过了二极管测试仪的成本。因为当时工厂车间则使用粗糙、缓慢且不精确的手动测试仪。

凭借这一进步,泰瑞达在20世纪60年代初期经历了快速增长。1962年公司出售出18台D133测试仪,1963年出售59台D133测试仪,营收达到431000美元,单台平均售价超过7000美元,员工人数由两人发展到1961年底的11人,到1962年的20人,现在增加到35人。这种快速增长证明了DeWolf和d'Arbeloff独特的经营理念的成功。他们不是简单满足客户的需求,而是深入了解客户的行为以及客户的需求,然后构建了客户所需的机器,并教会他们如何使用新设备。

 

 

泰瑞达二极管测试仪D133模型

D133很快从二极管测试扩展到其他类型的元件测试,包括电阻、晶体管、集成电路和齐纳二极管。其半导体制造客户名单每天都在增加。

开创ATE时代

随着越来越多的电路和晶体管挤在微小的硅片上,手动挑选坏芯片变得不再可能。这时DeWolf意识到,由于某些复杂元器件的测试程序变得过于复杂而无法手工完成后,DeWolf想到了借助计算机来运行测试程序。

1966年,泰瑞达推出了全球首台配备小型计算机的集成电路测试仪J259。可以说J259标志着半导体行业中自动测试设备(ATE)的开始。事实证明,使用ATE对于半导体设计和制造的进一步工业发展至关重要。随着J259的推出,半导体制造客对ATE的需求爆增,泰瑞达获得了成功,1969年公司的销售额超过1500万美元,净利润超过120万美元;1970年,泰瑞达首次向公众出售股票。

 

 

首台ATE设备J259

由于泰瑞达的ATE业务取得了巨大成功,使得更多公司进入了这个市场,飞兆测试系统(Fairchild Test Systems,飞兆半导体Fairchild Semiconductor子业务)和日本武田理研工业(Takeda Riken Industries,爱德万测试Advantest的前身)于1972年推出了MHz的LSI测试系统T-320/20。

但是早期的半导体设备发展并不完全是由这些独立的设备商引导,而是由半导体企业主导的。仙童半导体、德州仪器等企业生产ATE用于内部使用。据悉在20世纪70年代末,飞兆测试系统掌握着全球范围70%的ATE市场。

再此,笔者将简单介绍一下ATE的发展简史。

泰瑞达和飞兆测试系统可以说是ATE的黄埔军校。1976年泰瑞达员工Graham Miller和Roger Blethen离职创办了LTX,LTX后来为ATE创业公司Trillium提供了资金,Trillium的CPU测试仪在英特尔获得了大量订单,可惜1985年由于总裁迈克尔·查克利被谋杀,Trillium最终被LTX收购。

1976年通用电气(General Electric)电子测试设备的研究员和设计师Luciano Bonaria创办了SPEA,用于用于电子和自动化系统;1995年STS进入了芯片测试领域,首个订单来自Swatch集团,用于测试手机芯片。

1982年David Mees创办Semiconductor Test Solutions(STS),进入半导体测试领域,当时STS的策略是针对一些中小ASIC公司提供服务;1990年STS收购了ASIX Systems和Axiom Technology,更名为Credence。

进入21世纪,ATE业务出现了重大整合。飞兆测试系统几经更名变成NPTest,2004年并入了Credence,2008年LXT与Credence合并变成LTX-Credence,后更名Xcerra,Xcerra又收购了Everett Charles和Multites。2018年5月8日Cohu公告,已与Xcerra达成最终合并协议,Cohu将以现金和股票相结合的方式收购Xcerra,交易对价合计约7.96亿美元。

惠普的测试部门几经变迁,2006年更名惠瑞捷(Verigy),2011年被爱德万以11亿美元现金收购。

ATE市场发展至今,已经形成泰瑞达与爱德万的双寡头格局。在SOC测试系统与存储器测试系统方面,泰瑞达与爱德万各有优势,互相瓜分市场。但是在模拟测试系统方面,中国厂商华峰测控经过多年研发和布局,已经取得了不俗的市场份额,并从爱德万手中抢下日本公司的订单。

危机求变,加大研发

尽管泰瑞达在20世纪60年代取得了成功,但1970年美国半导体行业倒春寒,让公司感觉进入寒冬,从1970年4月到1971年4月,泰瑞达原有的80%客户没有给公司一份订单。公司重组为七个不同的产品组,并开始在新领域寻找机会,公司进入了电信市场。

更加雪上加霜的是,泰瑞达在此时不是积极寻求为不断变化的半导体行业开发新产品,而是依靠早期的产品创新来维持其市场份额。泰瑞达错过了大规模集成电路(LSI)的发展,这意味着它错过了一个年均增长率高达35%的ATE市场。

为了纠正这一错误,泰瑞达于1976年开始了一项积极的计划来开发新产品,这就是超大规模集成(VLSI)电路的测试仪。错过了LSI市场,泰瑞达要把握住VLSI带来的机会。在接下来的几年中,泰瑞达在研发方面的开支大幅增长,从1976年500万美元增加到1980年的1700万美元,1981年达到2000万美元,1982年更是达到2500万美元,占销售额的14%。

巨额的研发投入,让泰瑞达迎来了曙光。在1979发布模拟LSI测试系统A300和1980年发布第一款电路/电路板功能测试系统组合L200后,1981年发布第一款超大规模集成电路不停机测试系统J941;1982年,J941赢得英特尔公司100万美元的合同,英特尔对泰瑞达和J941投下了信任投票。

虽然J941的推出,让泰瑞达获得了成长,但是泰瑞达发现自己被困在一个永远都在改变的市场中,随时要适应新的市场。

20世纪80年代的日本芯片成功占领了美国大部分市场,美国企业陷入了长期衰退中。1985年,全球前10大半导体公司中有5家来自日本,爱德万在此期间获得了长足的发展,在存储器测试领域一枝独秀。

泰瑞达没有止步,1986年发布第一款模拟超大规模测试系统A500,1996年推出第一个能够同时进行DRAM测试和冗余分析的Marlin存储测试系统;1998年推出了用于低成本设备大批量测试的测试解决方案Integra J750,这是一款史上经典ATE产品,直到今天J750还在热卖中(20年来,J750的测试速度从100M增加到800M,测试通道从512增加到2048,并增加了并行测试,背景运算等新功能)。

从成立之初,60年始终保持着创新驱动的理念,自豪地保持着多项行业标杆:

第一台半导体自动化量产测试设备:J259;

第一台真正的SOC混合信号测试设备:Catalyst;

第一台支持多工位架构的高并行度测试设备:ETS-800;

第一款Excel测试编程工具,实现更短开发周期:J750

第一个使用资源浮动架构,实现更精准的模拟芯片测试系统:Eagle

并购走向多元化

经过50多年发展,目前泰瑞达实现了制造业两大最关键要素的自动化步骤:工业自动化和芯片测试自动化,兼备从对Wafer的晶圆测试,对PCB板的Sub System Test,以及对HDD,SSD,无线设备的Final Test, 确保各环节万无一失;提供工业自动化解决方案,安全、可靠且易于部署,协作机器人UR、移动工业机器人MiR为不同规模的公司带来智能自动化的强大功能。

1969年,Teradyne在收购Triangle Systems后建立Teradyne Dynamic Systems,开发数字测试系统。

1972年开始实施开发4Tel的电话系统测试设备计划。

1980年早期,收购Aida和Case Technologies,进入了计算机辅助工程(CAE)业务领域,1988年达到公司营收35%。

1987年,收购电路板测试系统制造商Zehntel扩展了其元件测试业务;同年推出了第一款模拟VLSI测试系统A500。

1995年,收购了Megatest公司,扩大了半导体测试业务,以推出更小、更便宜的测试仪,通过Catalyst和Tiger测试系统成为高端片上系统(SoC)测试的市场领导者。

2000年,收购了Herco Technologies和Synthane-Taylor,2001年收购了为汽车制造提供电路板测试和检验设备的GenRad,并将其合并到装配测试部门。

2008年,收购Nextest和Eagle Test Systems,扩大了其半导体测试业务,分别服务于闪存测试市场和大批量模拟测试市场。同年,凭借内部开发的Neptune产品进入磁盘驱动器测试市场,该产品服务于数据密集型互联网和计算存储市场。

2011年,收购了无线产品测试解决方案供应商LitePoint。随着LitePoint的加入,泰瑞达的产品组合从半导体芯片的晶圆测试延伸到系统级电路板,再到终端产品。

2019年,收购大功率半导体行业测试设备供应商Lemsys, 扩展泰瑞达在新兴和快速增长的功率分立领域测试市场中的作用。

近年来,全球机器人市场处于快速上长的态势,而除了传统工作机器人之外,移动机器人正在物流、电商行业得到了大规模的应用,很多公司都将机器人视为提升企业竞争力的关键要素。泰瑞达看中了物流自动化的巨大市场潜力,于2015年收购了协作机器人公司Universal Robots,进入快速增长的工业自动化细分市场;2018年2月收购机器人控制、仿真和机器视觉软件开发商Energid以及2018年4月收购工业应用协同自主移动机器人公司Mobile Industrial Robots(MiR);2019年10月收购自主移动机器人公司AutoGuide。多次收购显示了泰瑞达进入机器人行业的巨大决心,不断丰富其机器人产品线,以满足快速增长的市场需求。

泰瑞达的主要业务是为半导体、电子系统、无线设备等企业提供先进的测试解决方案,因此增加协作和移动机器人等产品后,可帮助其制造商客户提高生产率和降低成本,继续为世界电子客户提供支持。

 

 

半导体测试设备家族

 

 

半导体测试设备部分客户

 
  
  
  
  
 
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