ภาพรวมของเครื่องติดตั้งชิป

เพื่อที่จะชนะการแข่งขันในตลาดที่รุนแรงในปัจจุบัน ผู้ผลิตผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์จะต้องหาวิธีลดต้นทุนผลิตภัณฑ์และเวลาในการแนะนำผลิตภัณฑ์อย่างต่อเนื่อง ขณะเดียวกันก็ปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์ใหม่อย่างต่อเนื่อง นอกเหนือจากการปรับปรุงกระบวนการผลิตและขั้นตอนการผลิตแล้ว ผู้ผลิตผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ยังต้องส่งเสริมให้ผู้ผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์รวมฟังก์ชันต่างๆ เข้ากับวงจรรวมที่ตั้งโปรแกรมได้ขนาดจิ๋ว (PIC) ดังนั้นสำหรับการออกแบบและการผลิตผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ระดับไฮเอนด์ เราจึงนำเสนอเส้นทางที่มีขนาดเล็กลง ฟังก์ชั่นที่แข็งแกร่งกว่า และราคาที่ต่ำกว่าอย่างชัดเจน ในบริบทนี้ วงจรรวมที่ตั้งโปรแกรมได้ในปัจจุบันมีพินจำนวนมาก ฟังก์ชันที่แข็งแกร่ง และรูปแบบการประกอบที่เป็นนวัตกรรมใหม่ อย่างไรก็ตาม ผู้ผลิตผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ต้องการใช้อุปกรณ์ PIC รุ่นล่าสุดจะต้องเอาชนะปัญหาบางอย่างที่พบในระหว่างการเขียนโปรแกรม พูดง่ายๆ เพื่อที่จะตั้งโปรแกรมอุปกรณ์ PCI ได้สำเร็จคุณต้องเรียนรู้วิธีใหม่บางอย่าง Fu Haoyun ให้การสนับสนุนด้านเทคนิคสำหรับเครื่องกำหนดตำแหน่ง JUKI บนแผ่นดินใหญ่
ความเป็นมาของอุตสาหกรรม
สำหรับอุปกรณ์ PIC โดยทั่วไปจะใช้บรรจุภัณฑ์ DIP, PLCC หรือ SOIC ในอดีต อย่างไรก็ตาม ด้วยความต้องการผลิตภัณฑ์ขนาดกะทัดรัดและประสิทธิภาพสูงที่เพิ่มขึ้น อุปกรณ์ PIC ขั้นสูงจึงมีความจำเป็นมากขึ้น อุปกรณ์หน่วยความจำแฟลชมีจำหน่ายในแพ็คเกจ SOP, TSOP, VSOP, BGA และ micro-BGA ไมโครคอนโทรลเลอร์ประสิทธิภาพสูง, CPLD และ FPGA มีจำหน่ายในแพ็คเกจ QFP, BGA และ micro-BGA โดยมีจำนวนพินตั้งแต่ 44 ถึงมากกว่า 800
เนื่องจากจำนวนพินสูงและฟอร์มแฟคเตอร์ขนาดเล็ก ส่วนประกอบเหล่านี้ส่วนใหญ่จึงมีจำหน่ายในแพ็คเกจระยะพิทช์ละเอียดเท่านั้น ส่วนประกอบระยะพิทช์ละเอียดมีหมุดที่เปราะบางมากโดยมีระยะห่างเพียง 0.508 มม. (20 มิล) หรือแทบไม่มีระยะห่างเลย สิ่งนี้นำไปสู่การใช้อุปกรณ์ PIC เพื่อตอบสนองความท้าทายนี้ อุปกรณ์ PIC ที่มีความหนาแน่นสูงและประสิทธิภาพสูงมีราคาแพงและต้องใช้อุปกรณ์การเขียนโปรแกรมคุณภาพสูงและการควบคุมกระบวนการที่ยอดเยี่ยมเพื่อลดเศษชิ้นส่วน
ส่วนประกอบที่มีระยะพิทช์ละเอียดนั้นค่อนข้างแน่นอนที่จะเผชิญกับภัยคุกคามจากความระนาบร่วมและความเสียหายของพินในรูปแบบอื่น ๆ ในระหว่างการเขียนโปรแกรมด้วยตนเอง หากพินชำรุดอาจทำให้เกิดปัญหากับความน่าเชื่อถือของข้อต่อบัดกรีซึ่งจะเพิ่มอัตราข้อบกพร่องในกระบวนการผลิต ในทำนองเดียวกัน ส่วนประกอบที่มีความหนาแน่นสูงจะใช้เวลาในการเขียนโปรแกรมนานกว่า ซึ่งจะทำให้ประสิทธิภาพการผลิตลดลง
การเขียนโปรแกรมบนแผงวงจร
ผู้ใช้อุปกรณ์ PIC ขั้นสูงต้องเผชิญกับทางเลือกที่ยากลำบาก: ปัญหาคุณภาพความเสี่ยงและใช้การเขียนโปรแกรมด้วยตนเอง หรือค้นหาวิธีการตั้งโปรแกรมอื่นที่กำจัดวิธีการสัมผัสแบบแมนนวล?
เพื่อให้บรรลุเป้าหมายดังกล่าว ผู้ผลิตจึงเริ่มใช้การเขียนโปรแกรมออนบอร์ด (OBP) OBP เป็นวิธีง่ายๆ ที่จะตั้งโปรแกรม PIC หลังจากที่ติดตั้งบนแผงวงจรพิมพ์ (PCB) โดยทั่วไป การทดสอบหรือการทดสอบการทำงานจะดำเนินการบนแผงวงจร หน่วยความจำแฟลช, หน่วยความจำแบบอ่านอย่างเดียวที่ตั้งโปรแกรมได้แบบลบได้ด้วยไฟฟ้า (EEprom), อุปกรณ์ CPLD ที่ใช้ EEprom, อุปกรณ์ FPGA ที่ใช้ EEprom และไมโครคอนโทรลเลอร์ที่มีหน่วยความจำแฟลชในตัวหรือ EEprom ล้วนได้รับการตั้งโปรแกรมไว้ในรูปแบบ OBP
วิธีการทั่วไปในการใช้ OBP เพื่อตอบสนองความต้องการของหน่วยความจำแฟลชและไมโครคอนโทรลเลอร์คือการใช้การเขียนโปรแกรมอุปกรณ์ทดสอบอัตโนมัติ (ATE) โดยใช้ฟิกซ์เจอร์แบบเบดออฟเล็บ อุปกรณ์ลอจิกมีความซับซ้อนในการเขียนโปรแกรมและไม่เหมาะสำหรับการโปรแกรม ATE เบดออฟเล็บ
เทคโนโลยี OBP ใหม่ที่ใช้ข้อกำหนด IEEE ดั้งเดิมเพื่อรองรับการทดสอบแสดงให้เห็นถึงอนาคตที่สดใส ข้อกำหนดนี้เรียกว่า IEEE 1149.1 ระบุชุดของโปรโตคอลการสแกนขอบเขตที่ใช้ในวิธีการเขียนโปรแกรม PIC หลายวิธี
หากผู้ผลิตผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ต้องการใช้วิธีการเขียนโปรแกรม IEEE 1149.1 พวกเขาต้องอาศัยเครื่องมือคุ้มครองทรัพย์สินทางปัญญาที่ผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์หลายรายจัดหาให้ แต่การเขียนโปรแกรมด้วยเครื่องมือของพวกเขาช้ามาก นอกจากนี้ เนื่องจากสัญชาตญาณในการปกป้องทรัพย์สินทางปัญญา เครื่องมือแต่ละชิ้นจึงถูกจำกัดไว้เฉพาะอุปกรณ์ที่ใช้โดยผู้ใช้คนเดียว นี่เป็นข้อเสียเปรียบที่สำคัญหากผู้ใช้หลายคนใช้อุปกรณ์ PIC บนแผงวงจร
โดยสรุป การใช้วิธี OBP สามารถขจัดปรากฏการณ์การจัดการอุปกรณ์ด้วยตนเองและการตั้งโปรแกรมในการทดสอบได้ เช่นเดียวกับการผลิตที่ช้า อย่างไรก็ตาม เวลาที่ต้องใช้ในการเขียนโปรแกรมอาจช้าเช่นกัน
การเขียนโปรแกรม ATE Pin-on-disk
เดิมทีอุปกรณ์ ATE ถูกใช้เพื่อทำการทดสอบในวงจรของส่วนประกอบ PCB เพื่อตรวจจับข้อบกพร่อง เช่น รอยเปิดและรอยขาด ส่วนประกอบที่ขาดหายไป และส่วนประกอบที่ไม่ตรงแนวที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการผลิต ฟิกซ์เจอร์แบบพินออนดิสก์เป็นขั้วต่อทดสอบแบบสปริงโหลดที่กำหนดค่าแบบอาร์เรย์ ซึ่งสร้างอินเทอร์เฟซทางกลและไฟฟ้าระหว่าง PCB และวงจรขับสัญญาณของอุปกรณ์ทดสอบ ATE
เมื่อ PCB เชื่อมต่อเข้ากับฟิกซ์เจอร์แบบพินบนดิสก์อย่างแน่นหนาแล้ว วงจรขับสัญญาณของอุปกรณ์ทดสอบ ATE จะส่งสัญญาณการเขียนโปรแกรมไปยังอุปกรณ์เป้าหมาย PIC ผ่านฟิกซ์เจอร์แบบพินบนดิสก์และ PCB นอกเหนือจากการทดสอบข้อบกพร่องทางกลแล้ว อุปกรณ์ ATE ยังสามารถใช้เพื่อตั้งโปรแกรมอุปกรณ์ PIC ได้อีกด้วย ขั้นตอนการเขียนโปรแกรมและการลบส่วนประกอบต่างๆ จะฝังอยู่ในขั้นตอนการทดสอบแผงวงจรเพื่อตั้งโปรแกรมอุปกรณ์เป้าหมาย
การเขียนโปรแกรมสแกนขอบเขต IEEE 1149.1
เพื่อเพิ่มความหนาแน่นและความซับซ้อนของส่วนประกอบ PCB การทดสอบแผงวงจรและส่วนประกอบต้องเผชิญกับความยากลำบากอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับส่วนประกอบ PCB ที่มีพื้นที่จำกัด เพื่อที่จะแก้ไขปัญหานี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงได้มีการนำโปรโตคอลทดสอบการสแกนขอบเขต (IEEE 1149.1) มาใช้
มาตรฐานการทดสอบ IEEE 1149.1 สามารถตั้งโปรแกรมอุปกรณ์ลอจิกหรืออุปกรณ์หน่วยความจำแฟลชบนแผงวงจรที่ประกอบผ่านอุปกรณ์ภายนอกอัจฉริยะ อุปกรณ์การเขียนโปรแกรมนี้สร้างอินเทอร์เฟซการเชื่อมต่อกับแผงวงจรผ่านพอร์ตการเข้าถึงทดสอบมาตรฐาน (Test Access Port เรียกโดยย่อว่า TAP) ทั้งหมดนี้ต้องใช้อุปกรณ์ควบคุมฮาร์ดแวร์ JTAG, ระบบซอฟต์แวร์ JTAG, แผงวงจร PCB ที่เข้ากันได้กับ JTAG และพอร์ตการเข้าถึงทดสอบสี่สาย
งานสแกนขอบเขตสามารถทำได้โดยใช้อุปกรณ์การเขียนโปรแกรมแผงวงจรเฉพาะเฉพาะ หรืออีกทางเลือกหนึ่งคือการใช้เครื่องมือบางอย่างที่บริษัทต่างๆ จัดหาให้ เช่น ผู้ทดสอบ GenRad, Hewlett-Packard และ Teradyne ATE ในสหรัฐอเมริกา เพื่อให้การเขียนโปรแกรมการสแกนขอบเขต IEEE 1149.1 สามารถ นำไปใช้กับอุปกรณ์ทดสอบ ATE
ข้อดีที่ใหญ่ที่สุดประการหนึ่งของการใช้มาตรฐาน IEEE คือสามารถตั้งโปรแกรมส่วนประกอบต่างๆ ที่จัดหาโดยซัพพลายเออร์หลายรายบน PCB เดียวกันได้ ซึ่งสามารถลดเวลาการเขียนโปรแกรมโดยรวมและทำให้กระบวนการผลิตง่ายขึ้น
อุปกรณ์การเขียนโปรแกรมอัตโนมัติ (AP)
เทคโนโลยี PIC มีความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นอุปกรณ์การเขียนโปรแกรมอัตโนมัติและเทคโนโลยีใหม่จึงก้าวตามทัน ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์การเขียนโปรแกรมละเอียดอัตโนมัติ ProMaster 970 ของ Data I/O สามารถตั้งโปรแกรมอุปกรณ์ PIC ในรูปแบบแพ็คเกจขั้นสูง รวมถึง BGA, micro BGA, SOP, VSOP, TSOP, PLCC, SON และ CSP ส่วนหัวเลือกและวางแบบคู่ (PNP) และช่องเสียบพินเสริม 8, 10 หรือ 12- สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของอุปกรณ์ได้สูงสุด อุปกรณ์การเขียนโปรแกรมยังสามารถเกี่ยวข้องกับการควบคุมคุณภาพของอุปกรณ์ได้อีกด้วย ตัวอย่างเช่น ปัญหาด้านระนาบร่วมและความเสียหายของพินนั้นแทบไม่มีอยู่เลย เนื่องจากระบบการมองเห็นด้วยเลเซอร์ในตัวสามารถรับประกันการวางตำแหน่งอุปกรณ์ที่แม่นยำมาก
โดยทั่วไปการเขียนโปรแกรมคลัสเตอร์อัตโนมัติจะเร็วกว่าการเขียนโปรแกรม ATE ถึง 5 ถึง 10 เท่า เนื่องจากอินเทอร์เฟซการเขียนโปรแกรมที่หลากหลายและการกำหนดค่าอุปกรณ์ PNP ขอย้ำอีกครั้งว่าเครื่องมือการเขียนโปรแกรมเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการเขียนโปรแกรม ไม่ใช่สำหรับทดสอบบอร์ดหรือฟังก์ชัน ดังนั้นจึงสามารถให้คุณภาพการเขียนโปรแกรมที่ดีมาก
อุปกรณ์ PIC แบบละเอียดอาจมีราคาแพงมาก ดังนั้นหากอัตราความเสียหายระหว่างกระบวนการผลิตลดลงได้ ก็จะปรับปรุงจุดคุ้มทุนของผู้ผลิตได้อย่างมาก ระบบการเขียนโปรแกรมอัตโนมัติที่สามารถนำไปใช้กับส่วนประกอบส่วนใหญ่ยังมีความยืดหยุ่นสูงและสามารถปรับให้เข้ากับรูปแบบอุปกรณ์บรรจุภัณฑ์ขั้นสูงได้ การผสมผสานระหว่างความสามารถในการผลิตสูง คุณภาพสูง และความยืดหยุ่น ส่งผลให้ราคาโปรแกรมต่ำที่สุดที่มีอยู่ต่ออุปกรณ์มักจะน้อยกว่า 20% ของราคาโปรแกรม ATE