Что такое автоматическое испытательное оборудование?

Определение также подразумевает полупроводниковую промышленность стоимостью $15 миллиардов и испытательный участок на заводе по производству автоматических выключателей, где проводится 600 тестов за раз. Оба этих объекта служат автоматическими тестерами, однако они не могут отличаться друг от друга, поэтому важно иметь знания о типе покупателя, чтобы понять этот термин.

Кроме того, в тексте рассматривается тема ATE, включая области применения оборудования, его функционирование и основные характеристики, а также помощь в правильном выборе и покупке необходимого оборудования.

В итоге, у нас есть испытательное оборудование, обычно известное как ATE, которое определяется как любое устройство, которое подает входные данные на продукт, измеряет отклик и сообщает, приемлем ли он, без участия оператора. Ключевой областью на этом рынке является полупроводниковый ATE, который представлен двумя компаниями: Advantest и Teradyne, занимающими около 86% всего рынка. Существует еще один тип, основанный на электричестве.

Что такое автоматическое испытательное оборудование на самом деле

Проще говоря, есть четыре функции: оно генерирует стимул, будь то напряжение, ток, радиочастотный сигнал, температура или движение. Оно применяет стимул к устройству под испытанием (DUT). Оно измеряет отклик с помощью устройства с известной точностью. И оно сравнивает результат с пределом и фиксирует вердикт.

Важно слово ‘автоматизированный’. Мультиметр и опытный техник могут выполнять все четыре функции, но с низкой скоростью. ATE существует потому, что в четвёртом случае есть участие человека, а в третьем случае надёжность теряется после нескольких сотен повторений.

Далее, мы можем определить категорию через то, чем она не является. ATE определённо не является регистратором данных, так как принимает решение. ATE не является лабораторным прибором, так как выполняет последовательность действий. Это также не тестовая процедура, хотя любая система ATE без исключения содержит её.

Отрасли, которые покупают ATE, и что каждая из них тестирует

Шесть секторов составляют почти весь рынок, и различия между ними больше, чем сходства.

Большинство людей ассоциируют сегмент полупроводников с упомянутой аббревиатурой. Причина этого в том, что современная система на кристалле имеет тысячи выводов, что делает необходимым для тестеров измерять и управлять большинством из них одновременно с молниеносной скоростью, где любая пикосекунда может означать разницу между успехом и неудачей. Это, безусловно, самая сложная задача для измерения в массовом производстве, и компании, которые уже смогли с ней справиться, входят в число самых ценных производителей в мире.

Автомобильный сегмент является самым динамичным. Электромобиль содержит аккумуляторный блок, который состоит из десятков модулей, каждый из которых контролируется собственной схемой мониторинга. Задача изменилась с проверки компонента на проверку системы, фактически используя шину. Что касается аэрокосмического сегмента, он является самым стабильным, но и самым требовательным, поскольку сменный модуль, доступный для этого сегмента, может оставаться в эксплуатации в течение тридцати лет, что означает, что испытательное оборудование должно быть обслуживаемым в течение тридцати лет.

Полупроводниковое ATE: Дуополия, объясняющая категорию

Большинство опубликованных оценок указывают, что Advantest и Teradyne вместе занимают около 86% мирового рынка полупроводникового ATE, при этом Advantest иногда считается крупнейшим из двух. Advantest сообщил о рекордной выручке около 14,7 миллиардов в 2025 году; Teradyne — около 13,2 миллиардов. Для тестирования высококлассных SoC и памяти концентрация еще выше, превышая 90%.

Такая структура возникла из определенного паттерна. J259 компании Teradyne в 1960-х годах обычно считается началом эры ATE. Advantest занял рынок тестирования памяти по мере роста японского производства полупроводников, затем консолидировался через приобретения в 2000-х. В результате индустрия такова, что новый участник должен превзойти действующего игрока на платформе, вокруг которой клиенты уже построили свои тестовые программы, что, по сути, является более сложной задачей, чем создание более быстрого прибора.

Рынок значительно вырос, благодаря кремнию для ИИ. Ожидается, что мировой рынок оборудования для тестирования полупроводников достигнет около 14,3 миллиарда в 2026 году, с прогнозами, приближающимися к 20,8 миллиардам к 2028 году. Механизм прост и немного парадоксален: более сложные чипы требуют больше времени на тестирование. Время тестирования ведущего ИИ-ускорителя увеличилось с примерно 350 секунд в одном поколении до 700–1000 секунд в следующем, поэтому то же количество чипов требует в два-три раза большей мощности тестера. Тестирование перестало быть статьей расходов и стало рассматриваться как ограничение пропускной способности.

Для тех, кто не связан с полупроводниками, эта история информативна, но, к сожалению, не полезна. Она показывает, почему стремление к доле рынка автоматизированного тестового оборудования возвращает к анализу полупроводников и почему покупатель стенда для тестирования автоматических выключателей не найдет ничего общего в предоставленном контексте.

Что тестирует электротехническая промышленность и почему это отличается

Каждый элемент, представленный в электрическом разделе таблицы, выполняет функцию отключения тока, что делает процесс проектирования отличным.

Миниатюрные автоматические выключатели подвергаются нескольким испытаниям, таким как оценка параметра теплового срабатывания для значений тока при срабатывании и при отсутствии срабатывания; оценка магнитного значения (несколько раз превышающего номинальный ток), сопротивления контактов, сопротивления изоляции и многим другим. Кроме того, УЗО и УЗО с функцией автоматического выключателя добавляют испытание дифференциальной защиты. Контакторы проходят испытания на срабатывание и отпуск катушки, а также испытания на износ всех полюсов. Добавление сборки означает, что испытание диэлектрической прочности будет выполнено в самом конце.

Для проведения электрического испытания не требуется сложный процесс. Необходим ток наивысшего значения, идеальное время и механический процесс. Проведение измерений легко, а получение результатов очень сложно.

Экономика сильно отличается. Испытания полупроводников проводятся на миллионах кристаллов. Между тем, электрические испытания выполняются на каждом отдельном изготовленном испытательном устройстве, и объем может достигать сотен тысяч. Это объясняет существование множества небольших компаний в отрасли. Стенд, построенный вокруг процедур воздушных автоматических выключателей, является крупнейшим форматом в этом сегменте, и его область применения изложена в этом обзоре того, что измеряет и регистрирует стенд для испытаний АВВ.

Анатомия, которой обладает каждая система ATE

Блочная схема испытательных систем содержит пять основных компонентов, которые одинаковы независимо от соответствующей области применения.

• Генерация стимула. Фаза, на которой определяется источник прикладываемого воздействия. В забавных терминах это была бы микросхема на электронной плате при испытании полупроводников, устройство с возможностью инжекции тока при электрических испытаниях и симулятор шины при автомобильных испытаниях.
• Переключатели. Часть, где генераторы направляют стимулы на соответствующий контакт без перемещения оператором кабелей. Эта часть схемы отвечает за большинство проблем с надежностью, поскольку включает контакты реле и их эксплуатацию.
• Измерения. Оборудование включает измерительные приборы, соответствующие сертификату калибровки, предварительно протестированные, и процесс передачи данных, который сохраняет точность от датчика до процесса записи.
• Обработка. Способ подачи устройства соответствующими испытательными элементами и процесс их закрепления. В испытаниях полупроводников это осуществляется с помощью хендлеров или проберов, а в электрических испытаниях — с помощью приспособлений и зажимов.
• Программное обеспечение и записи. Весь процесс инструментирован программным обеспечением, которое отслеживает детали системы. Обратите внимание, что пятый компонент часто недооценивается пользователями и становится заметен только тогда, когда уже слишком поздно.

Для покупателей пятая часть обычно имеет мало значения, и ошибки осознаются только позже. Система, которая полагается на тесты, но не ведет записи, создаст бумажный след, который будет трудно защитить через два года, в то время как последовательность с пределами, известными только инженеру, не поддается аудиту. Работа на выносливость ясно показывает: устаревающий стенд работает без присмотра неделями, поэтому запись должна сохраняться при отключении питания без потери запуска, и проектные соображения для этого отличаются от одноразового теста, как показано в циклировании и регистрации старения стенда ATS изложено.

Что решает ATE, чего не может ручное тестирование

Существуют три проблемы, при этом нас интересует только скорость.

• Повторяемость. Человеческий тестировщик применяет крутящий момент и считывает результаты, но результаты могут варьироваться от одного техника к другому при тестировании одного и того же устройства. Использование системы обеспечивает полную повторяемость ввода и позволяет сравнивать результаты стенда этого года с результатами прошлого года.
• Объем выпуска постоянен относительно качества. Ручное тестирование ухудшается в процессе производства, и это ухудшение происходит незаметно; последние пятьдесят протестированных изделий проверяются гораздо быстрее, чем первые пятьдесят. Автоматизированная система тестирования не страдает от этого и производит неизвестное количество продукции.
• Доказательство. Система создаст запись для каждого устройства, проходящего тестирование. Они ответят заказчику по результатам аудита, обеспечат одобрение гарантийных претензий и позволят доказать соответствие различным нормативам.

Однако этому мнению стоит уделить внимание. Правильно спроектированная система стенда с хорошими приспособлениями и правильно обученным оператором может дать результаты, равные автоматизированному тестированию, и делает это быстрее. Ниже нескольких сотен единиц в день такое сочетание обычно выигрывает, и арифметика рассмотрена в этом сравнении экономики ручного и автоматизированного тестирования. Автоматизация занимает свое место, когда ограничением становится время обработки, а не время измерения.

Gage R&R: измерение, которое все пропускают

Необходимо квалифицировать саму систему измерений, прежде чем можно будет доверять ей принимать решение о прохождении или провале системы. Принцип повторяемости и воспроизводимости измерений (Gage R&R) работает здесь, и, к сожалению, это следующий шаг в большинстве процессов завершения, который избегается, так как веселье уже началось.

Принцип довольно прост. Сначала необходимо выбрать определённое количество деталей, которые представляют диапазон измерений в системе. Затем два или три оператора должны выполнить измерения каждой детали несколько раз, используя одно и то же оборудование. Однако результаты должны быть проанализированы таким образом, чтобы количество возникающей вариации приписывалось системе измерения, а не деталям. Тем не менее, существуют допустимые пределы результатов теста согласно Руководству по анализу систем измерения в автомобильной промышленности: если система измерения использует менее 10 процентов от общей допускаемой погрешности, тест считается хорошим, от 10 до 30 процентов — приемлемым, а свыше 30 процентов — вредным.

Следующее упражнение даёт два важных результата для автоматического тестового оборудования. Первый результат выявляет систему, когда уровень её повторяемости значительно ниже спецификации. Это может произойти, например, когда сопротивление приспособления слишком высоко или когда контакты реле изношены. Второй результат, обнаруженный во время теста, конечно же, — уровень неопределённости измерений для автоматического тестового оборудования. Действительно, поскольку система не прошла тест, следует поставить под вопрос способность системы измерения. Рутина по поддержанию стенда в пределах его возможностей, включая интервалы калибровки и обслуживание контактов, описана в этих Практиках эксплуатации испытательного стенда MCCB.

Выбор оборудования по отрасли

На что обращать внимание зависит полностью от того, в какой строке первой таблицы вы находитесь.

National Instruments заслуживает особого упоминания, поскольку революционизировала экономику среднего сегмента. Система PXI или CompactRIO, состоящая из модульных приборов, позволяет заводам создавать индивидуальные тестовые устройства из доступных каталожных позиций, что идеально подходит для ситуаций с низким объёмом производства и высокой вариативностью продукции. Однако такое решение не подойдёт для производственной линии, выпускающей 5000 автоматических выключателей в день. В этом случае специализированный испытательный стенд с специализированным приспособлением всегда превзойдёт гибкую систему по времени цикла. Для этой строки таблицы решение о покупке — это расчёт окупаемости, а не вопрос возможностей, и арифметика для линии выключателей рассмотрена в этом анализе окупаемости автоматизированного и ручного тестирования МАВ.

Часто задаваемые вопросы

Что означает ATE?

Автоматизированное испытательное оборудование также используется в том же определении. Термин относится к любой системе, которая подает тестовый сигнал, измеряет возвращаемый сигнал и реагирует на основе входного тестового сигнала и собственной оценки. Другие отрасли используют тот же акроним, хотя существует значительная разница в используемом оборудовании.

Какие примеры автоматического испытательного оборудования?

Пробер имеет прикрепленный тестер, конечную станцию ECU для автомобилей в LRU и тестер LRU для авионики, а также испытательный стенд для автоматических выключателей с подачей тока и временем срабатывания. Испытательный стенд для автоматических выключателей является именно стендом, а не стойкой, но он все равно соответствует определению.

Насколько велик рынок ATE?

Оценка устройств для тестирования полупроводников составляет около $15,3 миллиарда в 2026 году и превысит $20,8 миллиарда в 2028 году. Более крупный рынок для автомобильных, аэрокосмических и электрических испытаний, безусловно, больше, но более рассредоточен.

Кто основные компании ATE?

Полупроводниковый бизнес возглавляют Advantest и Teradyne, которые контролируют около 86% этого рынка вместе. Например, National Instruments известна своими модульными и PXI системами, dSPACE — аппаратным обеспечением в петле для автомобильных приложений, а Cohu — тестерами.

Чем занимается инженер по автоматизированному испытательному оборудованию?

Инженеры по механическому проектированию разрабатывают приспособления и обработку, инженеры-электрики проектируют коммутацию и измерительный путь, а инженеры-программисты пишут последовательности и записи. В небольших компаниях один человек выполняет все три роли, поэтому приспособления часто получают наименьшее внимание и вызывают наибольшее время простоя.

Почему важен Gage R&R на испытательном стенде?

Поскольку измерительный прибор является измерительным оборудованием, неоткалиброванный прибор имеет высокую вариабельность измерений с неизвестной ошибкой. Gage R&R различает вариабельность прибора и детали и выдает значение для заказчика.

Ссылки

• Teradyne — тестирование полупроводников и систем
• Advantest — системы тестирования полупроводников
• National Instruments — модульные системы тестирования и измерений
• dSPACE — аппаратное обеспечение в петле и тестирование ECU
• UL Solutions — тестирование безопасности продукции и сертификация

Заключение

ATE означает одно определение, а также шесть областей применения. Определение ATE гласит, что это система, которая одновременно изучает и принимает решения. Области применения различаются настолько, что можно сказать, что использование самого этого слова практически не нужно. Это означает, что при обращении к поставщику первым вопросом должен быть следующий: какой стандарт используется в процессе, а не работает ли ATE вообще правильно.

При тестировании завода, который производит оборудование для безопасности, соответствующей базой сравнения является не устройство для тестирования полупроводников, а используемое в настоящее время ручное оборудование.