高频信号传输特性与电路量测

关于高频信号传输特性与电路量测PurposePurposeistodescribepracticalHWoptionsforproductionon-waferRFtestandtocomparetheseoptionswithrespecttoRFPerformanceandProductionworthiness第2页,共33页，2024年2月25日，星期天OutlineWhyRFteston-wafer?TypicalRFandIFmeasurementsrequiredonaRFdeviceProductionRFtestersavailableTestertoprobecardInterfacesProbecardsCalibrationProbestationsConclusion第3页,共33页，2024年2月25日，星期天TypicalATEWaferprobingConfigurationTesterDockingHeadProbeCardandInterfaceWaferProbeStation第4页,共33页，2024年2月25日，星期天WhyRFteston-wafer?

DiscoverwaferprocessinfluencestotheRFperformanceatwaferlevel.ImmediateProcessfeedbackPerformdeviceRFperformancevalidationassoonassiliconisavailable.KnownGoodDie(KGD)deliverytocustomersdemandsfullperformancetestatwafer.Advancedpackagingmethodslikeflip-chiprequireRFwaferprobing.Complimentarytestingbetweenprobeandfinaltestimprovestestefficiencyandreducescost.第5页,共33页，2024年2月25日，星期天TypicalRFandIFmeasurementsAM-PMconversion(static)AdjacentchannelpowerComplexdemodulationDigitalinput-thresholdvoltageDigitaloutputlevelsEfficiency(RFout/DCin)Frequencycwvstime(tunedrift)GainorlossvscontrolvoltageordigitalstateGaincompressionPout@NdB,saturationHarmonicdistortiondBcSOI,TOII/Qmodulatorimbalance(static)amplitude&phaseerrorI/Qmodulatorsuppressioncarrier&unwantedsideband第6页,共33页，2024年2月25日，星期天TypicalRFandIFmeasurementsIsolationMinimumdetectablesignalMixerconversiongainorlossMixerleakagesLO-->RF,LO-->IF,carrierfeedthroughNoisefigureNthorderintermodulationtwo-toneIP3,IP5Phasenoise/jitter(cw)modulated Power(dBm)outputpowervsbiasvoltagePulsedRFmeasurementsfrequencypowerS-parametersPulsedRFprofilesignalovershoot&ringingRFrisetime(10%to90%)S-parametersgain/lossisolation,match,VSWR,gamma第7页,共33页，2024年2月25日，星期天TypicalRFandIFmeasurementsSpurioussignals@knownfrequency,searchSupplycurrentsenabled,sleepmodeSwitchingspeed

digitalinputto

gainor

frequencyVCOfrequencyvsvoltagetunelinearitytunerangetunesensitivity(dc-freq)vsdigitalstateVoltagesVSWR第8页,共33页，2024年2月25日，星期天RFTestersAvailableAdvantestCredenceHP84000LTXTeradyneA585TMTRoosNumberofRFchannelsandfrequencyCalibrationmethodDifferenttypesofmeasurementsitsupportsGUI

ProductionthroughputFootprintCostServiceandsupport第9页,共33页，2024年2月25日，星期天TestertoProbeCardInterfacesCabledInterfaceTowerFixtureDirectDocking第10页,共33页，2024年2月25日，星期天CabledInterfaceMajorAdvantagesFlexibilityCostMajorDisadvantagesComplexityMoreRFlossincableNotasproductionworthy第11页,共33页，2024年2月25日，星期天TowerInterface TopboardisthetesterloadboardBottomboardistheprobecardSpringloadedinterfacebetweenformechanicalisolationTowerinterfaceisdefinedasprobecardandloadboardmechanicallyconnectedsoitisoneunitbetweentesterandprober第12页,共33页，2024年2月25日，星期天TowerInterfaceMajorAdvantagesAvailableboardrealestateHighlyinterchangableProductionworthyMajorDisadvantagesCostofinventorythetaadjustment第13页,共33页，2024年2月25日，星期天DirectDockingProbeCardBlind-mateOSSPRFconnectorsDevicespecificcomponentsmountedtotheprobeboardComponentsmountedcloselytotheprobeheadonboardandcriticalcomponentsmountedonmembranecore第14页,共33页，2024年2月25日，星期天PIBshownwithRFsemi-rigidcablingProbeinterfaceboardthatfitsinthetestheadonadirectdockingsolution第15页,共33页，2024年2月25日，星期天ProbeCardsTheProbecardiswheretherubbermeetstheroadUsuallyleastattentionandmoneyisspentonthispieceProbecardiscriticaltomeasurementandcalibrationperformanceControlledimpedancelinesS21lowinsertionlossCanbecalibratedoutifS11isgreaterthan-10dBLowgroundandcommonleadinductancePowerbypassingclosetoDUT第16页,共33页，2024年2月25日，星期天RFICProbeElectricalPerformanceComparisonTypeofAberrationTypicalNeedleCardCoaxplusNeedlesCardRFICPyramidCardAttenuation@2GHz3dB0.2dB0.6dBReturnloss@2GHz-5dB-25dB-16dBCoupled-linecrosstalk@2GHz,150umpitch-10dB-40dB(500mmpitchmin.)-50dBCommon-leadInductanceSingle-groundcrosstalk@2GHz10-20nH<-1dB3-8nH-1to-4dB0.4-0.2nH-20to-26dB第17页,共33页，2024年2月25日，星期天CeramicBladeCardsAdvantagesCostLeadtimeDisadvantagesLeadinductance(3-8nH)BypassstructureswillhaveLCresponseExtensiveMaintenance第18页,共33页，2024年2月25日，星期天CoaxialprobewithceramicbladesRFloss(.2dB@2Ghz)Groundleadinductance(3-8nH)Singlegroundcross-talk(-1to-4dB)第19页,共33页，2024年2月25日，星期天CoaxialProbeCardTypicalcoaxialprobecardDifferentcardconfigurationsfordifferenttesters40GhzBWorhigher3-8nHgroundleadinductanceFragilesolutionforproductiontest第20页,共33页，2024年2月25日，星期天MembranePyramidProbeShort,low-losslinesforhighfrequencysignals(3dB@20Ghz.2nHgroundinductance14ohmimpedancebypassstructuresclosetoDUTProvidesexcellentmechanicalsupportControllablemicroscrubFieldreplaceableProductionworthy第21页,共33页，2024年2月25日，星期天MembraneModelTwometallayers,topissignal,bottomisgroundGSG,20GHzmicrostrip,

40micronsover250

micronsolidground80micronlineover

meshexhibits

approximately80

ohmimpedancePowerlineisa14ohm

transmissionlineuptothebypasscap.Groundinductanceusually0.2nHorlessdependingonlayoutBypasscapacitorsusuallywithin30psecofDUT第22页,共33页，2024年2月25日，星期天VectorNetworkAnalyzer(VNA)MeasurementCorrection·°·°vvv°°°°ForwardReverseSwitchPerfectReflectometerPort1ErrorAdapterPort2DUT[S]MicrowaveErrors(Forward)

CalibrationStandards

Directivity Port-2Match Open RFthroughline(thru)Port-1Match TransmissionTracking Short LineReflectionTracking Crosstalk Load Etc.aoboa3b3第23页,共33页，2024年2月25日，星期天Un-corrected

Response

Full2-PortDUTDUTDUTConvenientGenerallynotaccurateNoerrorsremovedUsewhenhighestaccuracyisnotrequiredRemovesfrequencyresponseerrorHighestaccuracyfor2-portdevicesRemovestheseerrorsdirectivitysourcematchloadmatchreflectiontrackingtransmissiontrackingcrosstalk(thru)OOSSLLthruCalibrationOptionsandStandards第24页,共33页，2024年2月25日，星期天RFCalibrationArchitectureMeasurementcalibrationwithcalibrationboardsDe-embedLossPhaseshiftMismatchCalibrationplane(@precisionblindmateconnectors)Measurementplane(@probetips)EDESETCalibrationplaneextendedtoprobetipswithde-embedding第25页,共33页，2024年2月25日，星期天TwoPortWithSwitchCorrections*thrureflect-match(LRM)*thrureflect-reflect-match(LRRM)*thru-reflect-line(TRLorLRL)*short-open-load-reciprocaltwoport(SOLR)thru-short-delay(TSD)thru-attenuation-reflectthru-attenuation-shortthru-attentuation-networkthru-line-networkthru-match-shortCalibratewithatleastsevenknownreflectionand/ortransmissioncoefficients*popular第26页,共33页，2024年2月25日，星期天PopularCalibrationMethods

forWaferProbingZ0InherentlyProbeCardAbsoluteReferenceConsistentSupportAccuracyTrimmed Resistor No Fair FairTransmission Best(ifLines Yes PoorCorrected)TrimmedResistor Yes Fair GoodTrimmedResistor Yes Best GoodSOLTTRLLRM/LRRMSOLR第27页,共33页，2024年2月25日，星期天SOLRCalibrationShort-Open-Load-ReciprocalCalibrationReciprocalthruS12=S21toleranttolossylinesconvenientforusewithprobecardsFixedprobespacingwouldother