자동 시험 장비란 무엇인가? 종류, 산업 및 비용

자동 시험 장비는 자극을 사용하여 테스트된 제품이 작동하는지 여부를 확인하는 장비로 설명됩니다. 이는 자동 시험 장비가 입력을 제공하고 출력을 측정하며 인간의 개입 없이 제품이 테스트를 통과했는지 여부를 결정한다는 것을 의미합니다. 이 정의는 케이블 어셈블리를 검사하는 테스트 기계부터 수백만 달러에 달하는 반도체 테스트 장치에 이르기까지 다양한 도구를 포함합니다. 이 때문에 사람들은 다양한 산업에서 ATE라는 용어를 접할 때 혼동하는데, 이는 특정 산업에서 특정 유형이나 종류의 장치를 의미하는 것이 아니라 매우 광범위한 범주를 의미하기 때문입니다. 아래 가이드는 자동 시험 장비에 대한 모든 필요한 정보를 제공하며, 자동 시험 장비의 유형이 어떻게 다른지, 자동 시험 장비가 할 수 있는 일, 어떤 산업에서 사용하는지, 가격, 그리고 자동 시험 장비를 어떻게 지정하는지에 대해 설명합니다.

자동 시험 장비(ATE)는 자극을 적용하고 반응을 측정하며 얻은 결과를 바탕으로 결정을 내림으로써 인간의 감독 없이 자동으로 제품 테스트를 수행할 수 있는 모든 장치를 의미합니다. ATE는 조립된 보드 테스트(ICT), 테스트 픽스처가 필요 없는 비행 프로브, 기능 테스트(FCT, 전체 제품 테스트), 경계 스캔, JTAG, 자동 광학 검사(AOI), X-선 검사, 번인 테스트, 환경 테스트 등 여러 주요 그룹으로 분류할 수 있습니다. 예측에 따르면 ATE 시장은 약 7.1억 달러에 달하며 2026년에는 전 세계적으로 연평균 5~6% 성장할 것으로 예상됩니다. ATE의 가격은 기본 버전의 경우 1만 4천 달러에서 2만 4천 달러, 고급 ATE 장치의 경우 5만 달러에서 25만 달러까지 크게 차이가 납니다. 그러나 Teradyne과 Advantest가 판매된 ATE 장비의 80% 이상을 차지합니다.

자동 시험 장비란

산업 분야에 관계없이 자동화된 테스트는 자극, 측정, 비교, 결정의 네 단계 프로세스를 따릅니다. 시스템은 테스트 대상 장치(DUT)에 입력을 생성하고, 측정을 수행하며, 미리 정해진 한계와 결과를 비교한 후 결론을 도출합니다. 시스템 간의 차이는 사용되는 자극 유형과 측정 방법, 테스트 포인트 수, 요구 속도, 작업 조건에 있습니다.

ATE는 단순히 제품을 보는 검사와 다르다는 것을 알 수 있습니다. 검사는 제품을 단순히 관찰하는 것을 의미하는 반면, ATE는 제품을 테스트하는 것을 포함합니다. ATE는 검사와 상호 보완적이며 두 프로세스가 함께 사용되어야 합니다. 또한 ATE는 테스트 없이 결과를 수집하는 데이터 수집과 혼동해서는 안 됩니다.

자동화된 테스트는 수동 테스트가 가질 수 없는 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다: 반복성 — 이는 제품이 한 번 테스트된 후 다른 작업자나 다른 기계에서 다시 테스트하더라도 결과가 동일함을 의미합니다; 속도 — 이 특징은 자동화 테스트가 밀리초 단위로 진행되는 반면 수동 테스트는 초 단위가 걸린다는 것을 의미합니다; 커버리지 — 테스트 포인트 수가 천 개에 이를 수 있으며 생산 과정이 중단되지 않습니다; 추적성 — 이는 모든 장비의 결과가 일련 번호로 추적될 수 있음을 의미합니다.

자동화 테스트가 존재하는 이유

자동화 테스트 장비(ATE)의 도입은 전자 분야뿐만 아니라 세 가지 요인에 의해 추진됩니다.

• 생산량. 연간 수백 단위의 생산에서는 수동 테스트가 합리적이고 완전히 실행 가능합니다. 그러나 수십만 단위의 생산에서는 수동 테스트에 의존하는 것이 더 이상 현실적이지 않습니다. 그 이유는 작업자가 며칠 또는 몇 시간 내에 모든 단위를 테스트할 수 있다고 해도, 주어진 시간 내에 모든 단위에 필요한 테스트 양을 충족하는 것이 불가능하기 때문입니다. 따라서 자동화는 샘플링 세계에서 100% 테스트 세계로 전환하는 게임 체인저입니다.
• 실패 비용. 결함 있는 단위의 보수 비용이 높은 산업에서는 현장에서 발생하는 실패 비용이 테스트 비용보다 훨씬 더 큽니다. 전기 차단기가 반응하지 않거나 의료 기기가 센서를 읽지 못하거나 제어 장치가 고장 나면, 이는 비용이 많이 드는 제품 리콜, 소송 및 브랜드 평판 손상으로 이어지는 문제를 초래합니다.
• 문서화. 제품이 완벽하게 작동하더라도 예상대로 작동한다는 증빙 문서가 없으면 규제 시장에서 제품을 판매하는 것은 불가능합니다. 반면 자동화 테스트는 테스트 과정의 부산물로 이러한 문서를 생성합니다.

경제적 측면은 정량화할 수 있으며 일반적으로 모든 공장이 잠재적 비용 절감 평가를 시작하는 지점입니다. 생산 라인의 테스트 과정을 수동이 아닌 자동화함으로써 얻는 투자 수익률은 처리량 수치, 결함 누락률 및 단위당 인건비를 기반으로 정량화할 수 있습니다. 우리의 분석은 자동화 테스트와 수동 테스트의 투자 회수 기간을 회로 차단기에 대해 실제 제품을 대상으로 산술적으로 분석합니다.

자동화의 더 넓은 이점 — 처리량, 품질 일관성, 전체 생산 과정에서 단위당 인건비 — 은 우리의 가이드인 산업 자동화가 효율성 혜택을 제공하는 방법.

에서 다룹니다.

ATE의 유형.

볼륨 측면에서 기능 테스트는 전체 출하 단위의 거의 35-40%를 차지하는 가장 큰 세그먼트입니다. 인서킷 및 플라잉 프로브는 전체 볼륨의 약 20-25%를 차지합니다. 반도체 ATE는 단가가 전체 제조 시설의 벤치 테스트 비용보다 높기 때문에 시장 점유율이 더 작아 25-30%의 시장 가치를 가집니다.

달성하는 바

“더 나은 품질”이라는 용어는 실행 가능한 비즈니스 사례로 간주될 수 없으므로 절차의 특정 이점에 대한 설명이 필요합니다.

• 완전한 테스트. 모든 단위가 테스트되므로 실패 가능성은 우연이 아닌 테스트 존재 여부에 의해 결정됩니다.
• 균일한 결정. 자동화 기계는 모든 단위에 동일한 제한을 적용하여 결과의 일관성을 유지하며, 수동으로 완료할 경우 이러한 이점이 부족합니다.
• 단축된 사이클. 오늘날의 하드웨어는 기계 학습 기반의 고장 감지 시스템을 장착할 수 있어, AI의 개입으로 테스트 시간을 거의 30% 단축하고 진단 다운타임을 최소화할 수 있습니다.
• 투명한 문서화. 특정 일련 번호와 연결된 테스트 결과는 보증 및 추세 분석뿐만 아니라 감사를 간소화할 수 있습니다.
• 모든 편차의 조기 감지. 모든 것이 테스트되기 때문에 실제 고장 전에 행동 변화가 감지됩니다.
• 인력 증가 없이 용량 증가. 전문가를 찾기 어려운 경우 자동화가 수동 검사를 대체할 수 있습니다.
• 교정 및 품질 준수. 특정 표준(ISO 17025)에 따라 수행된 테스트 결과는 고객과 규제 기관이 신뢰할 수 있으며, 관련 비용은 전체 금액의 15-25%에 해당합니다.

의존하는 산업 분야

자동화 테스트 기술은 전자 분야에 국한되지 않습니다. 다음 예시는 이미 널리 적용되고 있는 분야를 보여줍니다.

이 분야들 간의 공통점은 기술이 아니라 고장의 결과에 있습니다. 저렴하고 무해한 결함 제품을 다룰 경우 샘플링 검사가 합리적입니다. 그렇지 않은 경우 테스트는 비용 센터가 아니라 제품 사양의 일부가 됩니다.

비용 사항

가격은 다양한 범주에 따라 다르므로, 적용되는 상황을 알지 못하면 단일 가격을 제시하는 것은 큰 도움이 되지 않습니다. 아래에 제공된 가격대는 지역 및 특정 적용/구성에 따라 참고용 수치로만 사용해야 합니다.

비용이 종종 과소평가되는 세 가지 요소가 있습니다. 첫 번째는 고정 장치입니다: 인서킷 테스터용 맞춤형 베드 오브 네일 고정 장치는 8~12주 리드 타임이 필요하며, 보드 설계 하나만 고려한 별도의 비용이 발생합니다. 두 번째는 소프트웨어 및 통합입니다: 테스트 시스템을 제조 실행 시스템, 데이터 히스토리언 또는 기업 품질 시스템과 연결하는 것은 별도의 프로젝트입니다. 세 번째는 교정 및 서비스입니다: 시스템 소유 비용에 약 15-25%를 추가할 수 있습니다. 시스템의 서비스 측면은 해마다 비용이 증가하고 있습니다. 대형 고객과의 물량 계약이 가격에 영향을 미칠 수 있지만, 서비스 측면에는 거의 영향을 미치지 않습니다.

플랫폼 및 공급업체

공급 기반은 세 가지 수준으로 나눌 수 있으며 경쟁은 거의 없습니다.

고급 반도체 ATE 시장은 주로 Advantest와 Teradyne 두 회사가 지배하고 있으며, 이들은 SoC 및 메모리 테스트용 고급 시장의 80% 이상을 점유하고 있습니다. 이들의 플랫폼은 가장 많은 핀 수와 최고 데이터 속도를 가진 계측기에 사용되며, 한 번의 설치 비용이 1천만 달러를 초과할 수도 있습니다!

계측기 및 모듈형 부문은 시장 중간을 차지합니다. Keysight Technologies, Rohde & Schwarz, National Instruments(현재 Emerson 포함)와 같은 회사들은 기능 및 혼합 신호 테스트에 사용되는 테스트 장치(PXI, VXI, LXI 아키텍처 포함)를 생산합니다. LabVIEW와 TestStand는 이 장치들을 운영하며 구성 가능성을 크게 제공합니다.

전문 업체와 지역 업체들이 시장의 나머지 부분을 채우고 있습니다. 대만에 본사를 둔 Chroma ATE 회사는 전력 전자 및 배터리 테스트로 잘 알려져 있으며, Spea와 Seica는 인서킷 및 플라잉 프로브 시스템을 생산합니다. Cohu, Hioki, Yokogawa, Shibaura는 좁은 틈새 시장을 담당하며, 중국 제조업체인 항저우 창촨 테크놀로지와 화공 테크는 저렴한 기능 테스트 및 ICT 시스템을 생산하여 수출합니다. 중간 세그먼트에는 독보적인 플레이어가 없으며, 다양한 소규모 지역 업체들이 독특한 강점 없이 운영되고 있으며 많은 업체들이 심각한 경쟁에 직면해 있습니다.

이 시장에 대해 구매자가 관심을 가져야 할 두 가지가 있습니다. 첫째, 교체 주기가 짧다는 점입니다: 고급 ATE는 보통 5~7년마다 교체되며, 기능성 ATE와 인서킷 ATE는 빠른 소프트웨어 노후화로 인해 3~5년마다 교체됩니다. 성숙한 시장에서는 교체 및 개조가 전체 출하량의 40~50%를 차지하며, 이는 중고 시장이 크다는 것을 의미합니다. 둘째, 기술은 역설적으로 점점 더 복잡해지고 있습니다: 현대 반도체를 테스트하는 데는 이전보다 훨씬 더 긴 시간이 소요됩니다.

시스템 사양 지정 방법

일곱 가지 질문이 작동하는 시스템과 5년 후 폐기되는 시스템을 구분합니다.

• 어떤 결함을 식별해야 합니까? 공급업체 기능이 아니라 고장 모드와 검출률 요구 사항부터 시작하십시오. 커버리지가 요구 사항이며, 나머지는 이를 달성하기 위한 도구일 뿐입니다.
• 필요한 처리량은 얼마입니까? 해당 커버리지에서 시간당 단위 수로 표현하십시오. 높은 커버리지는 보통 더 긴 사이클 타임을 수반하므로 두 가지 사이에는 트레이드오프가 있습니다.
• 제품은 어떻게 진화할 것입니까? 고정형 인서킷 테스트는 빠르지만 각 보드 개정판마다 다른 고정구가 필요할 수 있습니다. 반면, 플라잉 프로브나 구성 가능한 기능성 플랫폼은 느릴 수 있지만 제품 변경 수 측면에서 더 범용적일 수 있습니다.
• 데이터는 어떻게 처리됩니까? 결과가 제조 실행 시스템이나 품질 데이터베이스에 입력될지 미리 결정하고 인터페이스를 정의하십시오. 데이터 통합 개조는 설계 시 통합보다 비용이 더 많이 듭니다.
• 누가 테스트 소프트웨어를 개발하고 유지합니까? 이는 종종 가장 큰 숨겨진 비용이며 시스템 설치 시 지연의 원인입니다. 테스트 소프트웨어 소유자가 누구인지, 시스템 진화에 따라 어떻게 발전할 것인지 확인하십시오.
• 시스템은 어떻게 초기화되고 유지됩니까? 교정이 지속적으로 이루어지는지, 친절한 인증과 함께 이루어지는지, 예비 부품과 서비스 응답 시간이 보장되는지 결정하십시오.
• 총 소유 비용은 얼마입니까? 고정구, 소프트웨어, 통합, 교정, 예비 부품 및 업그레이드를 포함해야 합니다. 구매 가격은 보통 견적에서 논란이 되는 부분입니다. 자본 자동화 평가의 이 원칙은 저희의 자동화 생산 라인 평가 구매자 가이드에 명시된 것과 동일합니다..

생산 라인 내 테스트

테스트 장비 구매와 생산 공정에 테스트를 통합하는 것 사이에는 중요한 구분이 있습니다. 독립형 테스트 기계는 생산 공정의 출력 단계에서 작동하는 것으로 설명할 수 있는 반면, 통합 스테이션은 공정의 일부이며 그 작업에 대한 입력을 제공합니다.

투자 수익률 측면에서 통합 테스트가 가장 높은 성능을 보입니다. 성공은 테스트 자체에서 오는 것이 아닙니다. 생산되고 테스트된 모든 항목에서 실패 정보는 생산 관리 신호로 작용할 수 있습니다. 특정 매개변수가 변했다는 사실은 결함률이 변하기 시작하기 전에 상류 스테이션에서 어떤 조치를 취해야 함을 나타냅니다. 따라서 스테이션 수준의 통합은 처리 단순화, 생산 공간 절약 및 생산과 테스트 간 지연 제거를 의미하며, 이는 더 나은 투자 수익률을 의미합니다.

이것이 바로 benlongkj가 활동하는 틈새 시장입니다: 독립형 테스트 단계를 생산 공정 끝에 추가하는 대신 인라인 자동 테스트 및 교정을 포함한 전기 부품용 자동화 제조 라인 및 생산 시스템. 이 접근 방식을 평가하는 제조업체는 모든 자동화 프로젝트와 동일한 트레이드오프를 고려하며, 옵션의 광범위한 개요는 당사의 개요에서 설명되어 있습니다. 제조 자동화 솔루션.

조립과 테스트가 하나의 연속 공정인 통합 라인의 구체적인 예는 MCB 자동 생산 라인으로 시작하기, 로, 제조 순서에 트립 곡선 검증 및 교정을 포함시키며 이를 하류 검사로 처리하지 않습니다.

구매자에게 주는 조언은 필요한 모델에 대해 조기에 결정하는 것입니다. 제품 검증이 요구되는 경우, 독립형 ATE 시스템이 최선의 선택이며 위에서 언급한 기준이 적용됩니다. 테스트를 시작 단계에 통합해야 하는 경우, 이미 존재하는 라인에 인라인 테스트를 나중에 추가하는 것은 사양을 고려하여 처음부터 구축하는 것보다 훨씬 복잡하므로 시스템의 테스트 부분을 처음부터 설계해야 합니다.

자주 묻는 질문

자동 테스트 장비의 예는 무엇입니까?

예는 전체 스펙트럼에서 찾을 수 있습니다. 전자 조립에서는 인서킷 테스터가 조립된 PCB의 부품을 테스트하며, 플라잉 프로브 시스템은 고정 장치 없이 동일한 테스트 절차를 수행합니다. 제품 수준에서는 기능 테스트 시스템이 조립된 제품에 전원을 공급하고 기능 수행 여부를 확인합니다. 부품의 경우 하니스 테스터가 연속성을 검사하고, 전력 전자 테스트 시스템은 회로 차단기 및 기타 장치에서 트립 곡선, 절연 강도 및 접촉 저항을 테스트합니다. 고급 단계에서는 반도체 ATE 시스템이 웨이퍼 및 패키지 장치 수준에서 고속 및 극한 온도에서 칩을 테스트하며, 시스템 수준 테스트 시스템은 칩을 합리적으로 현실적인 모드로 테스트합니다.

자동 테스트의 목적은 무엇입니까?

목표는 일부 샘플에 대한 의견을 형성하는 대신 각 유닛에 대해 균일하고 문서화된 합격/불합격 결정을 내리는 것입니다. 이는 네 가지 목표를 동시에 달성합니다: 동일한 유닛이 테스트를 수행하는 사람과 상관없이 동일한 결과를 내는 반복성; 생산 속도에 맞춘 완전한 테스트를 가능하게 하는 신속성; 수천 개의 테스트 포인트를 테스트할 수 있는 범위; 그리고 모든 테스트 결과가 일련 번호와 연관되는 추적성. 따라서 기업은 고객이 아닌 공장에서 결함을 감지할 수 있으며, 이는 보증 청구에 필요한 증거 확보로 이어집니다.

자동 테스트 장비(ATE)란 무엇입니까?

자동 테스트 장비(ATE)는 제품을 자극하여 반응을 측정하고 결과를 사양과 비교하는 자동화된 방법을 사용하는 시스템을 지칭하는 용어입니다. ATE는 반도체 분야에서 웨이퍼와 패키지 장치를 테스트하는 시스템으로 자주 언급됩니다. 그러나 ATE는 인서킷 테스터, 플라잉 프로브 시스템, 기능 테스트 플랫폼, 경계 스캔 도구, 광학 검사, 엑스레이 검사, 번인 시스템 및 전력 전자 테스트 벤치도 포함합니다.

상위 5가지 자동화 테스트 도구는 무엇입니까?

응답은 테스트 유형에 따라 다릅니다. 소프트웨어 테스트 자동화에 사용되는 도구는 하드웨어 테스트 자동화에 사용되는 도구와 다릅니다. 하드웨어의 경우, 일반적으로 언급되는 시스템은 반도체 및 기타 전자 테스트용 Teradyne 및 Advantest 플랫폼, RF 및 혼합 신호 테스트용 Keysight 시스템, 레이아웃 테스트용 National Instruments의 LabVIEW 및 TestStand, 배터리 테스트용 Chroma ATE이며, SPEA, Seica 및 Cohu는 각각 인서킷 테스트, 플라잉 프로브 및 장치 취급 역할을 합니다. 소프트웨어 테스트의 경우 일반적으로 사용되는 자동화 도구는 Selenium, Playwright, Cypress, Appium 및 Robot Framework입니다. 두 그룹을 모두 포함하는 제품 목록을 제공하는 공급업체는 요청된 내용을 이해하지 못한 것입니다.

생산량이 적으면 자동 테스트 장비가 필요합니까?

대부분의 경우, 저생산량에서 전용 시스템을 사용하는 것은 재정적으로 합리적이지 않으며, 필요한 모든 기록을 유지하는 수동 테스트를 사용하는 것이 더 현명할 수 있음을 명확히 해야 합니다. 자동화 사용이 저생산량에서 정당화될 수 있는 경우는 의료 기기, 항공 제품, 안전 장치와 같이 결함이 심각한 결과를 초래하거나 정밀도 및 재현성에 관한 기술적 제한으로 인해 수동 테스트가 불가능한 경우입니다. 저생산량 및 다양한 제품군의 경우, 제품 변경 시 도구 변경이 필요 없는 플라잉 프로브 시스템 또는 일부 기능 플랫폼 사용이 최선의 해결책으로 보입니다.

참고 자료

• Teradyne — 반도체 및 전자 테스트 시스템
• Advantest — 반도체 장치를 위한 자동 시험 장비
• Keysight Technologies — 전자 시험 및 측정 기기
• National Instruments (Emerson) — 자동 시험 플랫폼 및 TestStand 소프트웨어
• ISO — ISO/IEC 17025 교정 및 시험 실험실 인증
• IPC — IPC-9252 비조립 인쇄 회로 기판의 전기 시험 요구사항

결론

자동 시험 장비는 간단한 질문에 답합니다: 특정 품목이 올바르게 작동하는지 어떻게 보장할 것인가? 자동 시험 장비를 사용하면 각 품목을 신뢰성 있게 시험하고 합격/불합격 결과에 따라 문서화할 수 있으며, 수동 검사보다 더 짧은 시간에 더 높은 범위로 검사할 수 있습니다. 자동 시험 장비는 저렴한 벤치 하니스 테스터일 수도 있고, 수백만 달러에 달하는 고가의 반도체 시험 플랫폼일 수도 있지만, 그 원리는 동일합니다: 자극을 생성하고, 반응을 측정하며, 비교하고 결정을 내리는 것입니다. 자동 시험 장비는 이전에 필수였던 샘플링 절차를 불필요하게 만들어 전체 시험 과정을 혁신합니다. 따라서 자동 시험 장비를 사용하면 샘플링 대신 100% 제품 검증을 할 수 있으며, 시험은 판단이 아닌 측정값에 기반합니다. 참고로 시험 시스템의 가격은 기능 시험용 수천 달러에서 반도체 시험용 수백만 달러까지 다양하며, 추가 하드웨어, 소프트웨어 통합 및 교정을 위한 추가 비용이 발생할 수 있습니다. 감지하려는 고장 모드를 선택하고, 범위와 사이클 시간 사이에서 의도적으로 선택하거나, 이 시험 시스템이 독립형 방법인지 생산 라인의 통합 부분인지 결정하고, 구매 가격 대신 모든 비용을 계산하십시오.