什麼是自動測試設備?

發布時間:2026-11-02

定義同時暗示半導體產業規模為$15億,以及在斷路器工廠設有一個每次進行600次測試的測試場地。這兩個對象皆作為自動測試儀,但彼此無法區分,因此了解購買者類型以理解該術語非常重要。.

此外,文本涵蓋了ATE主題,包括設備應用領域、其運作方式及主要特性,並協助做出正確決策,只購買必要的設備。.

總結來說,我們有測試機械,通常稱為ATE,定義為任何提供輸入給產品、測量反應並判定其是否合格且無需操作員介入的裝置。該市場的關鍵領域是半導體ATE,由兩家公司主導:Advantest與Teradyne,約佔整體市場的86%。還有一種類型是基於電力的。.

什麼是自動測試設備

什麼是自動測試設備

簡單來說,有四個功能:產生刺激信號,無論是電壓、電流、射頻信號、溫度或運動。將刺激施加於被測裝置(DUT)。使用已知精度的裝置測量反應。並將結果與限制值比較,記錄判定結果。.

重要的是「自動化」一詞。萬用表和經驗豐富的技術員能執行這四個功能,但速度緩慢。ATE存在的原因是第四種情況有人為介入,而第三種情況在數百次重複後可靠性降低。.

接著,我們可以透過排除法定義此類別。ATE絕對不是資料記錄器,因為它會做出決策。ATE不是工作台儀器,因為它執行序列。它也不是測試程序,儘管任何ATE系統無一例外都包含測試程序。.

購買ATE的產業及各自測試項目

六大產業幾乎佔據整個市場,且彼此間差異大於相似之處。.

許多 測試項目 系統必須執行的任務
半導體 晶粒、封裝IC、記憶體、系統單晶片(SoCs) 數千個腳位,頻率達吉赫茲,巨量平行處理
汽車 電子控制單元(ECUs)、感測器、線束、電池模組 匯流排模擬、環境循環測試、可追溯性
航太與國防 航空電子線上可更換單元 數十年支援、文件化校正、可重配置介面
醫療器材 顯示器、泵浦、影像子組件 驗證紀錄、稽核軌跡、軟體資格認證
電信 光學模組、射頻前端、網路設備 協定符合性、光功率與波長
電氣與電力 斷路器、剩餘電流裝置(RCDs)、接觸器、完整配電盤 大電流注入、跳脫時間、接觸電阻

大多數人將半導體領域與上述縮寫聯想在一起。原因在於現代的系統晶片擁有數千個引腳,測試儀必須以極快的速度同時測量並驅動大多數引腳,其中任何皮秒的差異都可能決定成敗。這無疑是量產中最難測量的問題,而已成功解決此問題的公司是全球最有價值的製造商之一。.

汽車領域是最具活力的。電動車包含一個電池組,該組由數十個模組組成,每個模組由其自身的監控電路控制。任務已從檢查單一元件轉變為本質上利用總線驗證系統。至於航空航太領域,則是最穩定但要求最高的,因為該領域的線上可更換單元可能服役長達三十年,這意味著測試設備必須能維護三十年。.

購買ATE的產業及各自測試項目

半導體ATE:解釋此類別的雙頭壟斷

大多數公開估計顯示,Advantest與Teradyne合計約佔全球半導體ATE市場的86%,Advantest偶爾被認為是兩者中較大者。Advantest於2025年報告創紀錄的約$7億營收;Teradyne約為$3.2億。對於高端SoC與記憶體測試,集中度更高,超過90%。.

這種結構源自特定模式。Teradyne於1960年代的J259通常被認為開啟了ATE時代。隨著日本半導體產量增長,Advantest取得記憶體測試市場,並於2000年代透過收購整合。結果是新進者必須在客戶已建立測試程式的平台上擊敗現有廠商,這實際上比製造更快的儀器更困難。.

市場因AI矽晶片而大幅成長。全球半導體測試設備預計於2026年達約$15.3億,2028年預測接近$20.8億。機制簡單且略顯反直覺:越複雜的晶片需要越多測試時間。領先AI加速器的測試時間從一代約350秒增加到下一代的700至1000秒,因此相同數量的晶片需要兩到三倍的測試容量。測試不再是成本項目,而被視為產能瓶頸。.

對半導體外的人士而言,這個故事具啟發性,但不具實用性。它說明了為何追求自動測試設備市場份額會回歸半導體分析,以及為何斷路器測試台的買家在此背景下找不到相關聯的內容。.

電氣產業測試的項目及其差異原因

表格中電氣部分所展示的每一項目皆具備斷電功能,因此使工程流程有所不同。.

微型斷路器需進行多項測試,例如熱脫扣參數評估(包括脫扣與未脫扣時的電流值)、磁脫扣值評估(額定電流的數倍)、接觸電阻、絕緣電阻等。此外,剩餘電流裝置(RCD)與剩餘電流斷路器(RCBO)還會增加差動保護測試。接觸器則需進行線圈吸合與釋放測試,以及所有極的磨損測試。組裝的加入意味著介電強度測試將在最後進行。.

執行電氣測試不需複雜流程,所需的是最高電流值、精確時序與機械操作。測量本身簡單,但取得結果卻非常困難。.

經濟性差異極大。半導體測試是在數百萬晶片上進行,而電氣測試則是在每一個製造出的測試裝置上執行,數量可達數十萬。這解釋了產業中許多小型公司的存在。以空氣斷路器測試為核心的測試台是該領域中最大型的格式,其範圍在本概述中說明。 空氣斷路器測試台所測量與記錄的項目.

所有自動測試設備(ATE)系統共有的結構

測試系統的方塊圖包含五個主要組件,無論應用領域為何皆相同。.

  • 刺激產生。. 識別施加效應來源的階段。以幽默的說法,半導體測試中是微晶片電子板,電氣測試中是具備電流注入能力的裝置,汽車測試中則是匯流排模擬器。.
  • 開關。. 產生器將刺激訊號導入適當接點的部分,無需操作員移動電纜。此部分是系統中最容易出現可靠性問題的環節,因為涉及繼電器接點及其使用。.
  • 測量。. 設備包含符合校正證書的測量裝置,事先經過測試,以及從感測器到記錄過程中保持準確性的資料傳輸流程。.
  • 處理。. 裝置如何供應相關測試項目及固定這些項目的過程。在半導體測試中,透過處理器或探針完成;在電氣測試中,則使用夾具與夾鉗。.
  • 軟體與記錄。. 整個過程由軟體監控系統細節。請注意,第五個組件常被使用者低估,且只有在為時已晚時才會被察覺。.

對於買家而言,第五部分通常不太重要,只有在事後才意識到錯誤。一個依賴測試但沒有記錄的系統,會產生難以在兩年後辯護的紙上痕跡,而只有工程師知道限制條件的序列則無法進行審核。耐久性工作清楚地說明了這一點:老化測試台無人看管地運行數週,因此記錄必須能在斷電後保存運行狀態,其設計考量與單次測試不同,如本節所述 ATS老化測試台循環與記錄 所示。.

所有自動測試設備(ATE)系統共有的結構

ATE解決手動測試無法解決的問題

存在三個問題,其中速度是我們唯一關注的方面。.

  • 重複性。. 人工作業者施加扭矩並讀取結果,但不同技術員對同一單元的測試結果可能有所不同。使用系統可確保輸入完全可重複,並能比較今年與去年測試台的結果。.
  • 輸出量與品質保持恆定。. 手動測試在生產過程中會逐漸退化,且這種退化往往不易察覺;最後測試的五十件產品檢查速度遠快於最初的五十件。自動化測試系統不會出現此問題,且能產出不確定數量的產品。.
  • 證明。. 系統會為每個測試單元產生記錄,回應客戶的審核結果,確保保固申請獲得批准,並證明符合各種法規。.

不過,這種觀點值得重視。設計良好的測試台系統配合優良夾具及受過適當訓練的操作員,能產生與自動化測試相當的結果,且速度更快。每日測試量低於數百件時,這種組合通常更具優勢,相關計算可參考本比較 手動與自動化測試經濟學. 。當處理時間而非測量時間成為限制因素時,自動化測試才真正發揮其價值。.

Gage R&R:每個人都跳過的測量

在開始信任測量系統以決定合格與否之前,有必要先對測量系統本身進行鑑定。量具重複性與再現性(Gage R&R)是此處的原則,但遺憾的是,這通常是大多數完成流程中被跳過的下一步,因為測試的樂趣已經開始。.

原理相當簡單。首先,需要選擇一定數量的零件,這些零件代表系統中測量範圍。接著,兩到三位操作員需使用相同設備對每個零件進行多次測量。然而,結果必須以一種方式分析,使產生的變異量應歸因於測量系統而非零件。然而,根據《汽車測量系統分析手冊》,測試結果有可接受的限制:當測量系統使用的總公差不到10%時,測試良好;介於10%至30%之間則可接受;超過30%則有害。.

以下練習為自動測試設備提供兩個重要結果。第一個結果是在其重複性水平遠低於規格時識別系統。例如,當夾具阻力過高或繼電器觸點磨損時可能發生此情況。當然,測試中發現的第二個結果是自動測試設備的測量不確定性水平。事實上,由於尚未通過測試,應質疑測量系統的能力。保持測試台在其能力範圍內的例行程序,包括校準間隔和觸點維護,涵蓋於此。 MCCB 測試台操作實務.

按行業選擇設備

按行業選擇設備

需要關注的內容完全取決於您所在的第一張表格的行。.

如果您製造 決定購買的限制條件 典型供應商
半導體 引腳數、平行度、測試程式可攜性 Advantest、Teradyne,以及處理器和探針專家
汽車電子 線路模擬、環境箱整合 dSPACE、National Instruments、一級整合商
航空航太 LRU 介面可重配置、長期支援 國防專用 ATE 整合商
醫療器材 驗證記錄與軟體資格認證 專業整合商,通常依客戶流程打造
斷路器與剩餘電流裝置(RCD) 電流範圍、跳脫時間、切換時間、記錄 Benlong 及類似生產線建造商
接觸器與起動器 線圈與觸點測量、操作次數 同一細分市場,不同夾具與標準

National Instruments 值得特別一提,因為它革新了中間市場的經濟性。由模組化儀器組成的 PXI 或 CompactRIO 系統,使工廠能從現有目錄項目中創建客製化測試裝置,非常適合低產量與高品種生產情況。然而,這種解決方案不適用於一天生產5,000個斷路器的生產線。在此情況下,專用測試台配合專用夾具,在週期時間方面始終優於靈活系統。對於該表格行,購買決策是回收期計算,而非能力問題,斷路器生產線的算術分析詳見此處。 自動化與手動MCB測試回本分析.

常問問題

ATE 是什麼的縮寫?

自動化測試設備也用於相同的定義中。該術語指任何提供測試信號、測量回傳信號並根據輸入測試信號及自身評估做出反應的系統。其他領域也使用相同的縮寫,儘管所使用的硬體存在相當大的差異。.

自動測試設備有哪些範例?

探針台附有測試儀,汽車 ECU 終端測試站位於 LRU,航空電子 LRU 測試儀,以及帶有電流注入和跳脫時間的斷路器測試台。斷路器測試台是工作台而非機架,但仍符合定義。.

ATE 市場有多大?

半導體測試設備的估計規模在 2026 年約為 $15.3 億,並在 2028 年超過 $20.8 億。汽車、航空航太及電氣測試的更大市場當然更大,但更為分散。.

主要的 ATE 公司有哪些?

半導體業務由 Advantest 和 Teradyne 領導,兩者合計控制約 86% 的市場份額。例如,National Instruments 以其模組化和 PXI 系統聞名,dSPACE 專注於汽車應用的硬體在環迴測試,Cohu 則專注於測試儀。.

自動化測試設備工程師的工作是什麼?

機械設計工程師設計夾具和搬運系統,電氣工程師設計切換和測量路徑,軟體工程師撰寫測試序列和記錄。在較小的公司中,一人可能同時負責這三項工作,因此夾具往往受到的關注最少,且造成最多的停機時間。.

為什麼 Gage R&R 在測試台上很重要?

由於量具是測量設備,未校正的量具具有高測量變異性且誤差未知。Gage R&R 區分量具的變異性與零件的變異性,並為客戶產生一個數值。.

印度或東南亞的工廠能購買相同的設備嗎?

確實,電氣部分已經在全球供應。區別在於服務的可用性,因此規格必須包含備件清單、校正計劃、響應時間,而不僅僅是價格。.

參考文獻

結論

ATE 既是一個定義,也涵蓋六個應用領域。ATE 的定義指出它是一個既能研究又能做出決策的系統。應用領域不同,因此可以說使用這個詞本身幾乎是多餘的。這意味著在接洽供應商時,第一個問題應該是:過程中使用的是什麼標準,而不是 ATE 本身是否正常運作。.

在測試生產安全設備的工廠時,相應的比較基準不是半導體測試設備,而是目前使用的手動設備。.

 

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