ATE开放式体系结构的硬件基础

开放式体系结构的概念在2002年的夏季已经是公开的秘密。鉴于降低测试成本的前景，媒体和ATE用户对它产生了极大的兴趣，也引起ATE供应商们 极大的关注。毫无疑问，一个设计良好的开放式体系结构系统会给用户带来令人信服的好处。但它毕竟是一个新的概念，有必要作进一步的介绍和分析。

开放式体系结构的本质是一个硬件、软件和接口都公开的结构，有完善的文件说明并一视同仁地提供给有关各方，实现重大的创新。显然，它与标准不同，它应尽量 利用可为我所用的标准，但如果标准不适合在ATE中使用，也绝不为其所限制。例如，为了方便整合后端功能和设备自动化，采用GEM-SECS标准是十分有 意义的；与此同时，在系统内用慢数据率IEEE488作为传输数据的主要机制则是重大的失误。

开放式体系结构的基本目标是提供一个能保护和扩大ATE投资的结构，这就要求结构框架能不断地创新和研发。此外，测试技术若要跟上半导体基本结构飞速发展 的步伐，需要多方的参与。总之，为了实现上述基本目标，开放式体系结构应具备下列重要属性：可缩放性、可替换性、经济实用性，以及第三方参与性。下面分别 加以详细的论述。

可缩放性

开放性体系结构应具有一个在性能和引脚数方面可大范围缩放的平台。首先，平台基础设施要和性能特征相分离。平台基础设施包括数据流、电源管理、报警和出错 处理对策以及测试相似性。它应在无需重新加工的前提下，提供性能更新的能力，特别是，它不受图形速率、引脚数和放置精度的限制。性能特征则与各自的激励- 响应能力和与DUT引脚连接等有关。性能特征是随着技术要求的变化而改变的。

上述要求在很大程度上影响着体系结构的设计。例如，低性能体系结构系统可以用强迫空气对流来冷却，然而它满足不了MPU和芯片组生产、验证和性能测试用高 性能电子设备的散热要求。因此，这类系统的市场有限，对第三方缺乏吸引力。基础设计应提供大量散热的经济实用冷却装置。

其次，高吞吐率隐含着高带宽的测试总线。开放式体系结构的基础设施要具备满足上述要求的能力。要想支持数据密集型仪器，需要400至800MB/S数据传 输率的高带宽总线。宽带总线可使用100Base-T单元的星形网络，一个本地路由器在硬件单元间来回传送或集中数据。另一种选择是使用高带宽环形总线， 将所用仪器环接起来。在对各种方案进行充分评估后，似乎环形总线比星形总线更合适。宽带数据路径的环形总线能以合理的等待时间提供所需带宽。

为了确保系统的坚固性，还需要第二类通信总线。这是一种通向所有仪器的低带宽系统-监测总线，它完成出错和报警监测、启动引导程序，以及其它重要的非测试 功能，让核心软件持续管理系统和执行诊断功能。一个完整的包含自身电源的RS-232连接用于这个功能是十分理想的。

最后，当然并非不重要的，应为各种仪器提供直流电源，配电线路和测试仪总线通信一般是通过背板来实现的。背板是基础设施的重要内容，通常在第一代测试装置 中要重新设计。无论是性能变动、或在子系统间需要更多的性能互连或增加直流电压，都要求背板加以改动。如果对封闭式体系结构系统总是要求重新设计背板而不 顾及相关系统的如何演变，那末由第三方提供解决方案的可缩放开放式体系结构就不能在合理的时间周期内保持背板不变。其解决方案是：无背板的体系结构。

无背板的的决定对体系结构来说是一个重要的细节。开始以为，传送多个直流电压必须复杂的、昂贵的、不可靠的电源导线束结构。然而，倘若原始直流电源仅用一 个电压，每个PCB负责产生自己所需的直流电压，问题就迎刃而解了。由于没有背板在PCB间路由信号，PCB的规格和尺寸应足够大，以便在PCB内产生自 己和直流电压和容纳完整功能电路。事实上，鉴于可利用的集成化水平，不难得到多个完整的功能电路。例如，合理的电路板尺寸完全能容纳32条完整的数字通道 或多个器件电源。仪器内安装完整的功能电路还另有一个优点，即仪器很大程度上是独立的，仅需极少量的系统功能，如时钟、同步信号、冷却、以及直流电源(如 图1所示)，有利于系统在多点测试和并行测试中使用。

图1 封装后的仪器

可替换性

开放性体系结构应支持多方位的应用，从纯数字到SoC，还附带各种模拟要求，它应能随时更新，方便、有效地扩展新设备，设置新功能不能影响原有功能的工作。这样，系统硬件涉及四个方面：配电线路、数据流、总体同步、以及可重配置性。

前面已提及配电线路，这里还要进一