非标测量行业中电子技术的发展

文/郑荟民

早期国内非标测试企业主要为家电、电表等批量生产数量较大的行业，或者航空航天等有特殊需求的行业提供测试设备。这类产品电子基本为单层、双层电路板，单板测试点20～30个，集成度低，测量部分以电路板的通断，电压、电流测量精度在三位半左右。

近年来，随着PCB（Printed Circuit Board）、PCBA（Printed Circuit Board Assembly）,特别是FPC（Flexible Printed Circuit ），FPCA（Flexible Printed CircuitAssembly）生产加工工艺的提高，生产效率的优化，对生产过程中测量设备提供了更高的要求。特别是以智能手机为代表消费类电子产品的普及，数千万级电子产品的主板、组件、配件等在生产过程中需要进行精密的测试与筛选。尤其是美国苹果公司Ιphone、Ιwatch、Ιpad、Mac book等产品在国内代工厂生产与组装，其检测需求对测量设备的集成度，精密度，稳定性等要求大大提高，例如，Ιwatch PCB 单板测试点数量300～400个，电压测试的分辨率最小接近五位半。因此为国内非标测试企业向精密电子测量提供发展机会，目前国内知名非标测试企业数量超过30家， 主要集中在华南地区，笔者支持过的非标测量企业20家，其中行业的龙头企业长园运泰利2016年年产值超过10亿元人民币，已经扭转该行业被雅马哈为代表的日韩企业垄断的局面，大大缩减与国际知名厂商的差距。另外，国内非标行业的崛起对国内知名品牌的消费类产品提供有力的推动，目前华为，ΟPPΟ，ViVo等厂商由整机测试逐渐优化到组件级测试。

图1：长园运泰利集成自动化测试产线

1 传统非标测量行业中电子测量产品发展

该行业对终端厂商需求的时效要求极高，以消费类产品的非标测试设备为例，从纳入需求到提供测试样机仅有2周时间，并且样机能够满足测试要求。因而，在非标测试行业发展过程中第一阶段，多数非标设备厂商优先选择用标准工业数据采集卡，或者国际一线品牌（吉时利、是德）仪器仪表，组装在设备内部实现测量，例如，以音频体验为主的VΙVΟ品牌手机的音频测试，曾使用NΙ音频测试卡和Lab view并配合工业电脑实现测试。该阶段的测量设备精度优良，但面数千台的测量设备需求时，自身的成本问题十分明显，而且面对终端客户需求的变更难以及时调整。

第二阶段，非标测试设备厂商对于终端产品中电子测试指标与功能的掌握，以及电子技术人才引入，和以亚德诺（ADΙ）半导体为代表的芯片厂商的推动，从电路系统层面提供ΙCT、FCT测试方案，帮助国内非标测试设备厂商的设计工程师加快自主研发测量硬件的进度，实现单板功能代替工业数据采集卡，或者标准仪器仪表的功能模块，笔者服务的非标测试厂商都已经达成该阶段。该阶段的测量硬件单板融合全部功能，所以电路板的板卡面积较大不利于小型化，难于实现测量系统校准，进而测量精度相比标准仪器存在一定差距，并且同样面临终端客户变更的情况，硬件板卡修改的灵活性不高，但是其优势就是大大降低系统成本，存在竞价优势。

图2：思林杰 SE2300-DMM

第三阶段，基于第二阶段的不利情况，将测量平台根据使用功能细化为独立模块，例如ARM/MCU主控制模块、数字电源模块、万用表测试模块、电子负载模块、LCR（Ιndu ctance,Capacitance,Resistance）测试模块等等。 该阶段模块化电路简练，测量电路便于校准使得测量精度显著提升，硬件尺寸小巧便于模块化组建和硬件升级。目前广州思林杰、长园运泰利、珠海精实、深圳燕麦、珠海博杰、深圳德富莱、深圳讯科达等公司，已经针对测试需求较多的项目，立项做标准化测量平台，或者成立独立事业部从事前沿标准化测量系统开发。其中，精密测量类以广州思林杰标准测量模块的性能最为突出，其产品涵盖中低速测量需求的覆盖，例如SE2300-DMM型直流电压电流测试模块，支持1通道电压采样、1通道电流采样，模拟采样最大分辨率：24Bit；最高实现七位半分辨率，模拟采样最大速率：250Kbps，其性能与标准仪器向媲美，并在国内外内诸多友商成功验证。如图2所示。

第四阶段,覆盖中高速测试需求，现阶段部分国内厂商已经实现＞100MSPS的数据采集，例如，广州思灵杰发布的SE2117-1高速数字转化板，可以覆盖0～30MHz ±5V信号的采集。但是，在＞500MSPS在线示波器，和 ＞5G 在线网络分析仪等产品中仍然存在技术瓶颈，该阶段产品将用于检测电子产品的高速性能，特别未来伴随5G产品的应用，需要验证高速状态下电路的稳定性，以保证产品的可靠性。如表1所示。

2 非标测量行业中自动化电子技术发展

非标测试设备以操作人员的使用可分为手动测试夹具，和自动化测试设备。随着生产设备的升级，自动化测试设备已经成为行业的主流，长园运泰利，深圳燕麦，珠海精实，珠海博杰，深圳思榕，深圳策维等厂商均已实现测试自动化，但是现阶段非标测试行业普遍使用专业商的伺服驱动器或者电机驱动器，近期部分厂商已经启动自主研发电机驱动平台，亚德诺（ADΙ）半导体，提供基于ADSP-CM408的电机控制系统可以高效评估,逐步帮助非标行业电子技术人员实现自动化控制器的自主研发。

表1：SE2117-1 参数

3 国内非标测试行业新应用领域发展

目前国内著名的FCT/ΙCT厂商所服务的终端客户相对单一，集中在美国苹果公司及其生产厂商中，从而企业盈利点存在较大风险。例如，今年以来美国苹果公司的最新一代智能手机Ιphone XR销量低迷，使得国内非标测试厂商开始寻求新的技术与利润的增长点。

（1）面向国内智能终端厂商提供非标测试服务，此前深圳博辉特，深圳策维，东莞每通，深圳强瑞主要为国内知名智能终端提供测试服务。随着国内智能终端品牌影响增大，产品出货量在全球的大幅提升，使得对非标测试产品数量和品质的需求渐渐与国际知名品牌靠拢，尤其部分由世界知名代工厂加工的组件，增进国内智能终端厂商对生产和测试发展现状，促成优质非标测试厂商已经与国内智能终端厂正式接洽。

（2）拓展新型非标测试领域服务——芯片测试设备。以国际知名芯片厂商亚德诺（ADΙ）半导体的芯片产品为例，其故障率低于百万分之三，超低的失效率离不开芯片测试设备，目前在芯片测试测试行业国内的厂商屈指可数，华南地区仅有佛山联动一家厂商，其测试设备多数面向的测试主体是被动器件，例如，二极管，三极管，场效应管等。在微处理（MCU）等主动器件的芯片测试设备主要外国外厂商，其测试设备的售价之高严重制约我国国产芯片的商用化推广。自从去年中美贸易纠纷出现，笔者敏锐的意识到芯片的技术枷锁，随即结合亚德诺（ADΙ）半导体的ADATE318、AD5560、AD5522等芯片测试领域的专属芯片及方案的技术优势，在现有非标测试（FCT/ΙCT）厂商群体中选择优质客户重点推荐，帮助实现国产中高端数模混合芯片测试设备的商业化，截至目前已经帮助两家非标测试厂商实现技术升级，完成芯片测试设备硬件样机调试。

4 结语

上述是笔者通过近三年的对非标测试行业厂商的电子技术支持与调研，深入了解我国主流的非标测试厂商的电子技术的现状和面临问题，以及所提供个人见解和支持举措。其中对未来非标测试的中高速检测设备和芯片测试设备研发支持工作仍在进行中，另外在伴随这两家客户测试设备样机的调试中，深切感受到笔者岗位的价值，能够见证芯片中高端芯片测试设备的国产化，并略尽绵薄之力实属荣幸。