下一代无线技术和标准的快速变化只会增加复杂性。
随着芯片变得越来越大，越来越异构，并且几乎不断变化，测试领域也变得越来越复杂。这一点在5G领域表现得最为明显，5G标准仍在发展，用例仍在定义。
不经过检验，技术就不进步。但这些定义可能会改变，而且随着时间的推移还会再次改变。
通信行业的首要目标5克就是在有限的频谱上获得更多的流量，并保持零延迟的高速流量。次要目标是降低电力使用和成本。可靠性、便利性和安全性当然对5G的成功也很重要。
为了实现主要目标，该行业正在使用以前禁止使用的高容量频率，以及带有新型精密芯片的新型复杂电子系统。可供选择的技术手段包括大量MIMO(多输入多输出)天线阵列，在信号上装载更多流量，以及波束形成，以精确地将信号转向目标。它还包括频谱共享系统，告诉移动电话用户何时腾出一块共享频谱，以及基础设施建设，也称为网络致密化，包括宏蜂窝、地铁蜂窝、基站、小细胞以及分布式天线系统来传输信号。
使用网络的大量设备不仅会造成拥塞，而且在网络的前端和回程部分安全移动的大量数据也会对网络造成负担。
5G有很多可测试的领域，因为5G在很大程度上是一个尚未制定标准的领域。除了5G之外，芯片和系统测试还必须包括一个范围频率，这将使用LTE频率范围(600 MHz至6 GHz)和毫米波频段(24至86 GHz)的频谱。测试设备必须在更复杂的信号中处理更高的带宽。
通常关注的焦点是使用毫米波测试任何设备，这将增加在测试室内进行的空中(OTA)测试。频谱共享测试才刚刚开始，5G新无线电的标准仍在巩固中。好消息是可以使用现有的工具进行测试，但是使用工具的方式可能会改变。
“目前的频率显然不会消失，所以我们必须继续以过去的方式测试这些频率，”公司垂直市场解决方案组的产品经理尼尔·穆林格(Neill Mullinger)说Mentor是西门子旗下的企业．“但随后你会用新的解决方案来应对5G的扩展频率。这是一个领域，同样，现有的测试人员家族允许你做很多事情，并将其虚拟，这意味着我们可以为实验室或现场设置一个测试环境，并运行完全相同的环境。这是一个会随着时间发展的领域。”
他指出，这也是Mentor去年收购Sarokal Test Systems的原因之一。Sarokal制造5G前导测试设备。
Mullinger说:“他们在现场和实验室进行测试，我们现在可以把他们的工作向前推进，并将其虚拟化，这样就可以在硅时代之前使用。”“当你重新制作东西时，你可以在这个过程中更快地进行大量在实验室做的分析，并尝试各种不同的场景。”
这对于天线阵列来说尤其困难，因为没有暴露的引线，在毫米波空间中变得尤其困难。
该公司研发经理Peter Zhang表示:“这是从天线设计的数学工具开始的。Synopsys对此的解决方案组。“但人们必须建立原型，并找到一种方法，以便在更现实的环境中测试它，这样他们就可以看到他们用天线实现的计算增益。这实际上同样适用于数字设计部分ASIC，因为我们可以用这些公式得到非常好的模拟结果。我们可以有一个非常好的模型来描述我们周围的无线电环境，而且有很多可用的模型。但当你进入5G，在毫米波中运行数据时，这比我们以前的要复杂得多，当我们的系统在外部时，这些模型真的能代表我们要处理的问题吗?”
不同版本的5G
5G毫米波测试是另一回事。“如果工程师们习惯于在这些早期的蜂窝应用程序中以较低的频率工作，而他们转向在更高频率的5G上工作，那么突然之间，所有的规则都变得更加严格。罗德与施瓦茨公司的应用工程师迈克·莱菲尔(Mike Leffel)说:“所有的经验法则都过时了，你必须进行更彻底的设计。”
5G新无线电有两种类型的波形——下行链路和上行链路的循环前缀OFDM (CP-OFDM)和仅上行链路的离散傅里叶变换扩展OFDM (DFT-S-OFDM)。这种波形类似于LTE的单载波频分多址(SC-FDMA)。波形更宽，这使得在测试期间创建和管理这些波形具有挑战性。因此，需要宽带测试设备。
许多波束形成ic和设备只能通过空气进行测试，因为它们没有用于测试设备的物理连接器。(无论如何，使用物理连接不会产生实际的测试。)OTA测试需要在室内进行，将其扩大到生产水平的速度和准确性是一个挑战。测试标准仍在形成，这也无济于事。5G NR国际标准组织3GPP仍在制定测试标准。
高级解决方案营销经理Alejandro Buritica表示:“现在还为时过早，每个人都在试图弄清楚在不同阶段测试这些不提供传统RF连接器的设备的最佳生产级解决方案是什么。国家仪器．“无论是在芯片层面、封装层面、模块层面，还是系统层面，我们都在努力找出一些有效的替代方案，以持续、准确地完成这项工作，并能够以合理的成本在数百万个单元上重复这项工作。”
参数测试
然而，对于5G芯片，使用参数化测试-测试规范的所有方面-可能有助于包括射频和无线通信在内的复杂芯片模拟组件。参数化测试的部分目的是在包装部件之前识别缺陷。一些先进芯片，特别是5G芯片的挑战之一是，不仅射频测量非常复杂，而且芯片本身也非常复杂，”NI半导体营销主管大卫·霍尔(David Hall)表示。“你必须做大量的低级参数测量，但随后你也必须做大量的打包部件测试，因为这通常不足以识别缺陷。”
参数化测试不仅仅是传统的参数化IC测试，即探针接触晶圆。Hall说:“与参数测试相对应的是功能测试或系统级测试，其中参数测试意味着您要查看特定的测量参数，如功率、增益或调制质量。”“对于射频和5G芯片的最终生产测试来说，这是确保芯片质量的一个非常重要的方面。”在晶圆测试和最终封装测试中都进行了一些参数测试。Hall说:“规格文件中的所有内容都作为参数测量的一部分进行测量。
图1:组件表征和验证需要更多的测试。资料来源:国家仪器公司
参数测试可以从设计阶段开始，并在整个过程中继续进行。
NI的Buritica表示:“在集成电路的设计过程中，我们与设计师密切合作，进行这些测量，使他们的实验室能够对他们的第一批硅样品进行初步测量。”“然后，随着他们转向略高的产量，他们正在构建参考板和参考设计，我们继续使用相同的平台，提供自动化测试和仪器仪表，以自动化测试来测量这些设备。”
在整个过程中，设计团队使用相同的测试来验证他们的IC在不同环境下的良好表现，例如在系统中或用于特定功能的周围电路组中，如功率放大器或波束形成器。对于高级节点、高级封装和包上的系统，依赖内置自检变得更加重要。
Buritica说:“你必须在很大程度上依赖于内置的自检，以确保不同模具之间有正确的内部工作。”“他们可能是独立进行测试的。它们可能有参数数据。但是，当它们一起作为一个包装设备的一部分工作时，比如SiP在这种情况下，发现这些缺陷变得更加困难，除非您有某种类型的系统级测试和一组特定的分析来寻找特定类型的缺陷。在这一点上，创建某种类型的回归测试，以确保他们引入的小变更现在已经包含在那种方法中。但做这些测试变得越来越困难，因为你现在测试的是封装设备中各种系统的系统。”
波束形成测试
波束形成天线设备由于其复杂性，测试十分棘手。波束形成器将信号引导到目标。Buritica说:“对于波束形成设备，或者我们称之为封装天线或天线和模块类型的设备，你将拥有一个高度集成的处理单元，能够告诉模拟组件、移相器和增益状态进入特定状态，从而将波束引向特定的方向。”“所以你需要覆盖以确保数字部分为这些波束转换器工作。但你不知道信号在传输过程中发生了多少变化，所以你有一个你认为是单向的设计，但它需要经过高度验证。”
这只是开始。“一旦你用屏幕、塑料外壳、地面痕迹等环绕设备，它就会开始使天线失谐。它开始改变它的行为，所以你认为是45°转向现在变成了52°转向，这已经不够好了。所以现在你必须在系统层面上检查这些设备的性能。他们需要非常、非常好的特征。”Buritica说道。“如果没有合适的模拟信号，这是不可能做到的。你的测试和测量设备必须提供正确的刺激，你必须能够相信你所测量的响应，就像毫米波这样的高频信号的相位而言，在几度之内。”
还有其他潜在的陷阱。任何靠近天线的金属都可以改变波形的行为。这包括屏幕、电池、螺丝或PCB。所有这些都需要在设计时加以考虑，并在系统级别进行测试。
晶圆测试分析
由于必须进行大量的测试，以及必须分析大量的数据，5G测试将从中受益机器学习．
福特汽车解决方案副总裁Sam Janaidi表示:“假设我们分析了图像，现在我们已经提取了一大堆参数数据OptimalPlus．“我们开始尽一切可能利用客户的当前数据，但当然，我们会通过识别无法获得的额外高价值数据来快速改进。我们必须确保它是可用的。或者有时我们综合数据，可能是通过对其他几个间接数据点进行三角测量，从而产生感兴趣的数据。”
反过来，这些数据可以被循环回生产流程，以提高天线的一致性。
Janaidi说:“为了生产一致的高性能天线，我们必须进行所谓的交流测试。”“我们必须确保他们能很好地处理高速度和高频率。这就是它变得非常有趣的地方，因为现在我们可以做阻抗检查，实际上是在电路上运行某些交流特性测试，并将所有数据带入。最终的好处是，通过以历史方式收集所有数据，为其性能创建统计模板，提高柔性电路制造商生产同质天线的能力，然后能够随着时间的推移而收紧，使大多数天线的运行和功能变化尽可能小。”
其他人也同意。晶圆厂执行副总裁Oreste Donzella表示:“目前有很多数据并没有真正使用。心理契约．“但让所有这些可用数据在机器学习模型中运行，可以推动检测实践变得更加智能。”
Donzella指出，当5G进入汽车时，它将受到更多的审查。来自不同测试阶段的分析是必不可少的。
结论
为新的无线标准实施验证或生产测试策略已经很困难了，而对于5G毫米波来说，这就更加复杂了。建立方法并应用分析数据将有很大帮助。
该公司高级副总裁Durga Malladi表示:“如果你认为4G是移动宽带，那么你应该开始考虑5G是移动云。Qualcomm他在最近的一次演讲中说。“这是一种真正访问云的方式。”
但在经过测试证明之前，任何东西都无法在市场上发挥作用，而测试将使其成为可能，或证明模型存在缺陷。
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