Was ist automatische Prüfausrüstung?

Die Definition impliziert auch eine Halbleiterindustrie von $15 Milliarden und einen Teststandort in einer Sicherungsfabrik, der bei jedem Durchlauf 600 Tests durchführt. Beide Objekte dienen als automatische Tester, können sich jedoch nicht voneinander unterscheiden, daher ist es wichtig, den Typ des Käufers zu kennen, um den Begriff zu verstehen.

Darüber hinaus wird im Text das Thema ATE behandelt, einschließlich der Bereiche, in denen die Ausrüstung eingesetzt wird, ihrer Funktionsweise und Hauptmerkmale sowie der Unterstützung bei der richtigen Entscheidung und dem Kauf der notwendigen Ausrüstung.

Zusammenfassend haben wir die Testmaschinen, allgemein bekannt als ATE, die definiert sind als jegliche Vorrichtung, die Eingaben an das Produkt liefert, die Reaktion misst und ohne Beteiligung eines Bedieners angibt, ob diese akzeptabel ist oder nicht. Der Schlüsselbereich in diesem Markt ist das Halbleiter-ATE, das von zwei Unternehmen durchgeführt wird: Advantest und Teradyne, die etwa 86% des gesamten Marktes abdecken. Es gibt noch einen weiteren Typ, der auf Elektrizität basiert.

Was automatische Testgeräte tatsächlich sind

Einfach ausgedrückt gibt es vier Funktionen: Es erzeugt den Stimulus, sei es Spannung, Strom, HF-Signal, Temperatur oder Bewegung. Es wendet den Stimulus auf das DUT an. Es misst die Reaktion mit einem Gerät bekannter Genauigkeit. Und es vergleicht das Ergebnis mit dem Grenzwert und zeichnet das Urteil auf.

Wichtig ist das Wort ‘automatisiert’. Ein Multimeter und ein erfahrener Techniker können alle vier Funktionen ausführen, jedoch mit langsamer Geschwindigkeit. ATE existiert, weil im vierten Fall ein menschliches Eingreifen erforderlich ist, während im dritten Fall die Zuverlässigkeit nach mehreren hundert Wiederholungen verloren geht.

Dann können wir die Kategorie durch das definieren, was sie nicht ist. ATE ist definitiv kein Datenlogger, da es eine Entscheidung trifft. ATE ist kein Prüfbankinstrument, da es die Sequenz ausführt. Es ist auch kein Testverfahren, obwohl jedes ATE-System ohne Ausnahme eines enthält.

Die Branchen, die ATE kaufen, und was jede testet

Sechs Sektoren machen fast den gesamten Markt aus, und die Unterschiede zwischen ihnen sind größer als die Gemeinsamkeiten.

Die meisten Menschen verbinden das Halbleitersegment mit dem genannten Akronym. Der Grund dafür ist, dass ein modernes System on Chip Tausende von Pins hat, was es notwendig macht, dass die Tester die meisten davon gleichzeitig mit blitzschnellen Geschwindigkeiten messen und ansteuern, wobei jedes Pikosekunde den Unterschied zwischen Erfolg und Misserfolg bedeuten kann. Dies ist definitiv das schwierigste Problem bei der Messung in der Massenproduktion, und die Unternehmen, die es bereits bewältigen konnten, gehören zu den wertvollsten Herstellern der Welt.

Das Automobilsegment ist das dynamischste. Das Elektrofahrzeug enthält ein Batteriepaket, das aus Dutzenden von Modulen besteht, von denen jedes von seiner eigenen Überwachungsschaltung gesteuert wird. Die Aufgabe hat sich von der Prüfung einer Komponente hin zur Validierung eines Systems im Wesentlichen über den Bus geändert. Was das Luftfahrtsegment betrifft, so ist es das stabilste, aber auch das anspruchsvollste, da die für dieses Segment verfügbare austauschbare Einheit möglicherweise dreißig Jahre im Einsatz bleibt, was bedeutet, dass die Testausrüstung dreißig Jahre wartbar sein sollte.

Halbleiter-ATE: Das Duopol, das die Kategorie erklärt

Die meisten veröffentlichten Schätzungen geben an, dass Advantest und Teradyne zusammen etwa 86 % des weltweiten Marktes für Halbleiter-ATE halten, wobei Advantest gelegentlich als der größere der beiden angesehen wird. Advantest meldete im Jahr 2025 einen Rekordumsatz von etwa 14,7 Milliarden; Teradyne etwa 13,2 Milliarden. Für High-End-SoC- und Speichertests ist die Konzentration noch höher und übersteigt 90 %.

Diese Struktur entstand aus einem bestimmten Muster. Teradynes J259 aus den 1960er Jahren wird allgemein als Beginn der ATE-Ära angesehen. Advantest übernahm den Speichertestmarkt, als die japanische Halbleiterproduktion wuchs, und konsolidierte sich dann durch Übernahmen in den 2000er Jahren. Das Ergebnis ist eine Branche, in der ein neuer Anbieter einen etablierten Anbieter auf einer Plattform schlagen muss, um die Kunden ihre Testprogramme bereits aufgebaut haben, was tatsächlich ein schwierigeres Problem ist als die Herstellung eines schnelleren Instruments.

Der Markt ist enorm gewachsen, angetrieben durch KI-Silizium. Die weltweite Halbleiter-Testausrüstung wird voraussichtlich im Jahr 2026 etwa 15,3 Milliarden erreichen, mit Prognosen, die bis 2028 auf 20,8 Milliarden steigen. Der Mechanismus ist einfach und etwas kontraintuitiv: Je komplexer die Chips, desto mehr Zeit benötigen sie für den Test. Die Testzeit bei einem führenden KI-Beschleuniger hat sich von etwa 350 Sekunden in einer Generation auf zwischen 700 und 1.000 Sekunden in der nächsten erhöht, sodass dieselbe Anzahl von Chips zwei- bis dreimal so viel Tester-Kapazität erfordert. Das Testen hörte auf, eine Kostenposition zu sein, und wurde als Engpass für den Durchsatz betrachtet.

Für jeden außerhalb der Halbleiterindustrie ist diese Geschichte informativ, aber leider nicht nützlich. Sie zeigt, warum die Jagd nach Marktanteilen für automatisierte Testausrüstung die Halbleiteranalyse zurückbringt und warum ein Käufer eines Prüftisches für Leistungsschalter im gegebenen Kontext nichts findet, womit er sich identifizieren kann.

Was die Elektroindustrie testet und warum sie anders ist

Jeder im elektrischen Abschnitt der Tabelle aufgeführte Artikel erfüllt eine Funktion der Stromunterbrechung, wodurch sich der Ingenieurprozess unterscheidet.

Miniatur-Leistungsschalter unterliegen mehreren Tests, wie der Bewertung des thermischen Auslöseparameters für die Stromwerte, bei denen ausgelöst wird und nicht ausgelöst wird; Bewertung des magnetischen Werts (mehrfacher Nennstrom), Kontaktwiderstand, Isolationswiderstand und vieles mehr. Darüber hinaus fügen FI-Schutzschalter und RCBOs einen Differenzschutztest hinzu. Während Schütze Spulen-Anzugs- und Abfalltests sowie Verschleißtests an allen Polen durchführen. Die Hinzufügung der Baugruppe bedeutet, dass der Dielektrizitätstest ganz am Ende durchgeführt wird.

Es ist kein aufwändiger Prozess erforderlich, um den elektrischen Test durchzuführen. Es wird ein Strom mit dem höchsten Wert, perfekte Zeitsteuerung und ein mechanischer Prozess benötigt. Die Messungen sind einfach durchzuführen, während das Erhalten der Ergebnisse sehr schwierig ist.

Die Wirtschaftlichkeit unterscheidet sich erheblich. Halbleitertests werden an Millionen von Dies durchgeführt. Elektrische Tests hingegen werden an jedem einzelnen hergestellten Prüfgerät durchgeführt, und das Volumen kann Hunderttausende erreichen. Das erklärt die Existenz vieler kleiner Unternehmen in der Branche. Ein Prüfstand, der auf Luftleistungsschalter-Routinen basiert, ist das größte Format in diesem Segment, und sein Umfang wird in diesem Überblick dargestellt. was ein ACB-Prüfstand misst und aufzeichnet.

Die Anatomie, die jedes ATE-System teilt

Das Blockdiagramm von Prüfsystemen enthält fünf Hauptkomponenten, die unabhängig vom jeweiligen Anwendungsbereich gleich sind.

• Erzeugung eines Stimulus. Die Phase, in der die Quelle des angewendeten Effekts identifiziert wird. In humorvoller Hinsicht wäre es eine Mikrochip-Elektronikplatine im Halbleitertest, ein Gerät mit Strominjektionsfähigkeit im elektrischen Test und ein Bussimulator im Automobiltest.
• Schalter. Der Teil, in dem Generatoren Stimuli in den entsprechenden Kontakt leiten, ohne dass der Bediener Kabel bewegt. Dieser Teil des Diagramms ist für die meisten Zuverlässigkeitsprobleme verantwortlich, da er Relaiskontakte und deren Nutzung umfasst.
• Messungen. Die Ausrüstung umfasst die Messgeräte, die vorab kalibriert und getestet sind, sowie den Datenübertragungsprozess, der die Genauigkeit vom Sensor bis zum Aufzeichnungsprozess gewährleistet.
• Handhabung. Die Art und Weise, wie das Gerät mit den relevanten Prüfteilen versorgt wird und wie der Prozess der Befestigung dieser Teile durchgeführt wird. Im Halbleitertest erfolgt dies mittels Handler oder Prober, im elektrischen Test durch Vorrichtungen und Klemmen.
• Software und Aufzeichnungen. Der gesamte Prozess wird durch Software instrumentiert, die die Details des Systems verfolgt. Bitte beachten Sie, dass die fünfte Komponente von den Anwendern oft unzureichend bewertet wird und erst vermisst wird, wenn es zu spät ist.

Für Käufer hat der fünfte Teil normalerweise wenig Bedeutung, nur um später die Fehler zu erkennen. Ein System, das sich auf Tests verlässt, aber keine Aufzeichnungen führt, würde eine Papierspur erzeugen, die nach zwei Jahren schwer zu verteidigen wäre, während eine Sequenz mit nur dem Ingenieur bekannten Grenzwerten sich nicht für eine Prüfung eignet. Dauerbelastungstests verdeutlichen den Punkt: Eine alternde Prüfanlage läuft wochenlang unbeaufsichtigt, daher muss die Aufzeichnung eine Stromunterbrechung überstehen, ohne den Lauf zu verlieren, und die Designüberlegungen dafür unterscheiden sich von einem Einzelschusstest, wie dieser Blick auf ATS Alterungsprüfstand-Zyklen und Protokollierung darlegt.

Was ATE löst, was manuelle Tests nicht können

Es gibt drei Probleme, wobei die Geschwindigkeit der einzige Aspekt ist, der uns betrifft.

• Wiederholbarkeit. Ein menschlicher Prüfer wendet Drehmoment an und liest die Ergebnisse ab, aber die Ergebnisse können von einem Techniker zum anderen variieren, selbst wenn sie dieselbe Einheit prüfen. Die Verwendung eines Systems stellt sicher, dass die Eingabe völlig wiederholbar ist und ermöglicht den Vergleich der Prüfergebnisse dieses Jahres mit denen des letzten Jahres.
• Die Produktionsmenge bleibt in Bezug auf die Qualität konstant. Manuelle Tests verschlechtern sich im Produktionsprozess und diese Verschlechterung geschieht unbemerkt; die letzten fünfzig getesteten Produkte werden viel schneller geprüft als die ersten fünfzig. Ein automatisiertes Testsystem leidet nicht darunter und produziert eine unbekannte Menge des Produkts.
• Nachweis. Das System erstellt für jede zu testende Einheit eine Aufzeichnung. Diese dienen dem Kunden als Nachweis der Prüfergebnisse, stellen sicher, dass Garantieansprüche genehmigt werden, und ermöglichen den Nachweis der Einhaltung verschiedener Vorschriften.

Diese Meinung verdient jedoch Aufmerksamkeit. Ein richtig konzipiertes Prüfsystem mit guten Vorrichtungen und einem gut geschulten Bediener kann Ergebnisse liefern, die mit denen automatisierter Tests gleichwertig sind, und tut dies in der Regel schneller. Unter einigen hundert Einheiten pro Tag gewinnt diese Kombination meist, und die Rechnung wird in diesem Vergleich von manueller und automatisierter Testökonomie. Automatisierung verdient ihren Platz, wenn die Handhabungszeit, nicht die Messzeit, zur Einschränkung wird.

Gage R&R: Die Messung, die jeder überspringt

Es ist notwendig, das Messsystem selbst zu qualifizieren, bevor man ihm vertraut, die Entscheidung über Bestehen oder Nichtbestehen zu treffen. Gage Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit ist das Prinzip, das hier funktioniert, und es ist leider der nächste Schritt in den meisten Abschlussprozessen, der vermieden wird, da der Spaß bereits begonnen hat.

Das Prinzip ist ganz einfach. Zuerst muss eine bestimmte Anzahl von Teilen ausgewählt werden, die den Messbereich im System repräsentieren. Dann müssen zwei oder drei Bediener mehrere Messungen an jedem Teil mit demselben Gerät durchführen. Die Ergebnisse müssen jedoch so analysiert werden, dass die erzeugte Varianz dem Messsystem und nicht den Teilen zugeschrieben wird. Es gibt jedoch akzeptable Grenzen für die Testergebnisse gemäß dem Automotive Measurement Systems Analysis Handbook: Wenn weniger als 10 Prozent der Gesamttoleranz vom Messsystem genutzt werden, ist der Test gut, zwischen 10 Prozent und 30 Prozent ist er akzeptabel und über 30 Prozent ist er schädlich.

Die folgende Übung liefert zwei wichtige Ergebnisse für automatische Testgeräte. Das erste Ergebnis identifiziert das System, wenn die Wiederholbarkeit deutlich unter der Spezifikation liegt. Dies könnte zum Beispiel passieren, wenn der Widerstand der Vorrichtung zu hoch ist oder wenn die Relaiskontakte abgenutzt sind. Das zweite Ergebnis, das während des Tests entdeckt wird, ist natürlich das Maß der Messunsicherheit für das automatische Testgerät. Da es den Test nicht durchlaufen hat, sollte die Fähigkeit des Messsystems hinterfragt werden. Die Routine zur Einhaltung der Leistungsfähigkeit einer Prüfanlage, einschließlich Kalibrierungsintervalle und Kontaktwartung, wird in diesen MCCB-Prüfstand-Betriebspraktiken behandelt..

Auswahl der Ausrüstung nach Branche

Worauf zu achten ist, hängt vollständig davon ab, in welcher Zeile der ersten Tabelle Sie sich befinden.

National Instruments verdient eine besondere Erwähnung, da es die Wirtschaftlichkeit des mittleren Bereichs revolutioniert hat. Ein PXI- oder CompactRIO-System, das aus modularen Instrumenten besteht, ermöglicht es Fabriken, kundenspezifische Testgeräte aus den verfügbaren Katalogartikeln zu erstellen, was ideal für Situationen mit geringem Produktionsvolumen und hoher Produktionsvielfalt ist. Eine solche Lösung wäre jedoch nicht für eine Produktionslinie geeignet, die täglich 5.000 Leistungsschalter herstellt. In diesem Fall wird ein dedizierter Prüfstand mit einer dedizierten Vorrichtung in Bezug auf die Zykluszeit immer ein flexibles System übertreffen. Für diese Zeile der Tabelle ist die Kaufentscheidung eine Amortisationsrechnung und keine Frage der Leistungsfähigkeit, und die Berechnung für eine Leistungsschalterlinie wird in dieser Analyse von , und die Schlussfolgerung für sicherheitskritische Komponenten ist eindeutig: Der Defekt, den Sie nicht getestet haben, ist der, der den Kunden erreicht..

Häufig gestellte Fragen

Wofür steht ATE?

Automatisierte Testausrüstung wird ebenfalls in derselben Definition verwendet. Der Begriff bezieht sich auf jedes System, das ein Testsignal bereitstellt, das Rücksignal misst und basierend auf dem Eingangstestsignal und seiner eigenen Auswertung reagiert. Andere Branchen verwenden dasselbe Akronym, obwohl es erhebliche Unterschiede in der verwendeten Hardware gibt.

Was sind Beispiele für automatische Testgeräte?

Ein Prober hat einen angeschlossenen Tester, eine End-of-Line-Station für Automotive-ECUs im LRU und einen Avionik-LRU-Tester sowie eine Prüfbank für Leistungsschalter mit Strominjektion und Auslösezeitmessung. Die Prüfbank ist eine Bank und kein Rack, erfüllt aber dennoch die Definition.

Wie groß ist der ATE-Markt?

Die Schätzung für Halbleitertestgeräte liegt im Jahr 2026 bei etwa $15,3 Milliarden und erreicht mehr als $20,8 Milliarden im Jahr 2028. Der größere Markt für Automobil-, Luftfahrt- und elektrische Tests ist sicherlich größer, aber stärker verteilt.

Wer sind die Hauptunternehmen im Bereich ATE?

Das Halbleitergeschäft wird von Advantest und Teradyne angeführt, die zusammen etwa 86% dieses Marktes kontrollieren. Zum Beispiel ist National Instruments für seine modularen und PXI-Systeme bekannt, dSPACE für Hardware-in-the-Loop für Automotive-Anwendungen und Cohu für Tester.

Was macht ein Ingenieur für automatisierte Testausrüstung?

Maschinenbauingenieure entwerfen die Vorrichtung und die Handhabung, Elektroingenieure entwerfen den Schalt- und Messpfad, und Softwareingenieure schreiben die Sequenz und die Aufzeichnungen. In kleineren Unternehmen übernimmt eine Person alle drei Aufgaben, weshalb die Vorrichtung oft die geringste Aufmerksamkeit erhält und die meisten Ausfallzeiten verursacht.

Warum ist Gage R&R an einer Prüfbank wichtig?

Da ein Messgerät ein Messinstrument ist, hat ein nicht kalibriertes Messgerät eine hohe Messvariabilität mit einem unbekannten Fehler. Gage R&R unterscheidet die Variabilität des Messgeräts von der des Teils und liefert einen Wert für den Kunden.

Kann eine Fabrik in Indien oder Südostasien dieselbe Ausrüstung kaufen?

Sicherlich ist es richtig, dass der elektrische Teil bereits weltweit geliefert wird. Was es unterscheidet, ist die Verfügbarkeit von Dienstleistungen, daher muss die Spezifikation eine Ersatzteilliste, einen Kalibrierungsplan, Reaktionszeiten und nicht nur einen Preis enthalten.

Referenzen

• Teradyne — Halbleiter- und Systemtest
• Advantest — Halbleitertestsysteme
• National Instruments — Modulare Test- und Messsysteme
• dSPACE — Hardware-in-the-Loop und ECU-Tests
• UL Solutions — Produktsicherheitstests und Zertifizierung

Abschluss

ATE bedeutet eine Definition sowie sechs Anwendungsbereiche. Die Definition von ATE besagt, dass es sich um ein System handelt, das sowohl untersucht als auch Entscheidungen trifft. Die Anwendungsbereiche unterscheiden sich so stark, dass man sagen kann, dass die Verwendung dieses Wortes an sich praktisch unnötig ist. Das bedeutet, dass bei der Kontaktaufnahme mit dem Anbieter die allererste Frage lauten sollte: Welcher Standard wird im Prozess verwendet und nicht, ob das ATE überhaupt ordnungsgemäß funktioniert.

Beim Testen einer Fabrik, die Ausrüstung für die Sicherheit herstellt, ist die entsprechende Vergleichsbasis kein Halbleiter-Testgerät, sondern die derzeit verwendete manuelle Ausrüstung.