自動測試設備(Automatic test equipment)簡稱ATE,是指可以利用自動化技術,針對產品進行快速測試的設備,被測試的產品會稱為被测器件(DUT)。簡單的自動測試設備可能只包括電腦控制的萬用表,也可能是包括許多複雜測試設備(實體或是仿真的电子测试设备),其目的是針對複雜的電子產品進行自動化測器以及故障診斷。自動測試設備也可以測試複雜的電子半導體封裝,或進行晶元測試(英语:wafer testing),待測器件可以是单片系统及集成电路。
自动测试设备中會用主控制器(多半是电子计算机)控制信號源及量測儀器。以往ATE系統中會用依客戶需求設計的控制器或是继电器電路。會用機械手臂將被测器件放在自动测试设备上,此一手臂會稱為handler或prober,透過客化的界面測試適配器(Interface Test Adapter,簡稱ITA)轉換ATE的資源給被测器件。
工業電腦
自动测试设备中使用的電腦會是工業電腦,是放在機櫃系統上的電腦,有足夠的PCI / PCIe插槽可以連接信號產生裝置或是感測裝置。此工業電腦會是自動測試設備中的控制器。測試應用程式的開發以及測試結果的儲存都會在這個電腦上。大部份現代的ATE都會包括電腦控制的儀器,可以提供物理信號(電壓、電流)或是量測許多的信號。儀器可能包括待測設備的電源(設備電源供應器,device power supplies,DPS)[1][2]、參數化量測裝置(parametric measurement units,PMU)、任意波形產生器(arbitrary waveform generators,AWG)、類比數位轉換裝置、數位IO以及测试設備電源。測試設備可以針對待測設備進行不同的量測,由工業電腦控制,在適當的時機提供訊號(或是電壓、電流)或進行量測。依照所要求的反應時間,也會考慮使用實時系統來產生訊號以及擷取訊號。
自动测试设备可以用來測試已封裝的積體電路,或是直接針對晶圓進行測試。測試積體電路會用Handler將器件放在客製的界面板(界面測試轉接器,Interface Test Adapter)上,而測試晶圓會利用高精度的晶圓測試器(prober)直接測試。
自动测试系統若要測試積體電路,會有一個自動化的定位系統(稱為handler),此系統將待測器件放在界面測試轉接器(Interface Test Adapter,ITA)上,以便讓系統進行量測。界面測試轉接器有可能只是單純將自动测试系統以及待測器件的電路連接在一起,但也有可能其中有額外電路進行信號轉換,也有機構來固定待測器件。最後會有电子连接器連接界面測試轉接器以及自动测试系統。此连接器需要承受生產線的嚴格要求,因此常會需要更換。
通用接口匯流排(The General Purpose Interface Bus)是為了讓感測器和可程式化設備可以和電腦通訊,由电气电子工程师学会定義的標準並列介面,其標準為IEEE-488。GPIB是數位8位元的並列通訊介面,其資料傳輸率可以超過8 Mbytes/s,可以用菊花鏈拓撲的方式,最多連接14個設備到控制器,用的是24-pin連接器。這是儀表上最常用的I/O介面,也是特別為儀器控制應用所設計的介面。IEEE-488規範將此匯流排標準化,也定義其電子、機構以及功能上的規格,也定義了基本的軟體通訊規則。GPIB最適合用在工業環境,需要穩定儀表連線的應用中。
原始的GPIB標準是由HP在1960年代末所開發,目的是要控制HP製造的可程式化設備。數位控制器以及可程式化測試設備的導入,產生了需要在不同廠商的設備以及控制器之間的標準高速通訊介面的需求。IEEE在1975年發佈了ANSI/IEEE標準488–1975, IEEE Standard Digital Interface for Programmable Instrumentation,其中包括了介面系統的電氣、機構及機能規格。此標準在1978年(IEEE-488.1)和1990年(IEEE-488.2)改版,IEEE 488.2規格包括了SCPI(可程式儀器標準命令),其中定義了各儀表分類需要遵守的特定指令。SCPI確保儀表的相容性,也可以彼此設定組態。
LXI(英语:LAN eXtensions for Instrumentation)(LAN eXtensions for Instrumentation)是將乙太網擴展到儀器的標準,定義了使用乙太網的儀器以及資料擷取系統的通訊協定。這類的系統是以小的模組化儀器為基礎,使用低成本,開放性的網路(乙太網)。LXI相容的儀器有模組化儀器在體積和整合上的優勢,沒有卡片機架架構的成本以及外形因素的限制。因為使用乙太網通訊,LXI標準的封包比較可變,有高速I//O,使用的網路可以用在商業、工業、航太以及軍用。每一個LXI相容的儀器都會提供可互換虛擬儀器(Interchangeable Virtual Instrument,IVI)驅動程式以簡化和非LXI設備的通訊,因此LXI相容設備可以和其他設備(例如使用GPIB、VXI、PXI介面的設備)通訊,簡化混合式系統組態的建構以及運作。
VXI(英语:VXI)(VME eXtensions for Instrumentation)網路是以VMEbus(英语:VMEbus)為基礎,用在自動化測試上的開放標準平台。VXI在1987年開始導入,有Eurocard(英语:Eurocard)的外形因素,加上了觸發線、區域網路,以及適用在量測應用上的一些功能。VXI系統是以最多13個插槽的大型主機或機箱為基礎,上面可以安裝不同的VXI儀器模組[6]。機箱也會提供電源,並且處理機箱及其中模組的散熱功能。VXI網路模組一般高度會是6U(六個机架单位)。
PXI
PXI(英语:PXI)(PCI eXtensions for Instrumentation)是特別用在資料擷取以及實時控制系統的週邊網路。PXI是在1997年導入,使用CompactPCI 3U或6U的外型因素,加上了觸發線、區域網路,以及適用在量測應用上的一些功能。PXI的硬體規格和軟體規格是由PXI系統聯盟(PXI Systems Alliance)開發及維護[7]。全世界有超過50家廠商在開發PXI的硬體[8]。