스마트 자기 RF 매칭을 위한 ATE 로드 보드 상의 통합 RF MEMS

스마트 자기 RF 매칭을 위한 ATE 로드 보드 상의 통합 RF MEMS{INTEGRATED RF MEMS ON ATE LOADBOARDS FOR SMART SELF RF MATCHING}

본 발명은 일반적으로 컴퓨터 시스템 테스트 장비에 관한 것이다.

RF 장치는 계속해서 다중 대역, 다중 표준과 고도로 통합되고 종종 단일 장치 상에서 20개를 초과하는 RF 포트와 고도로 통합되고 있다. 통상의 수동 접근 방식을 이용하여 이러한 장치를 매칭하는데 필요한 현재 시간은 2주 또는 3주일 수 있다. 이를 오늘날의 ATE의 대규모 병렬 테스트 기능(x4, x8, 심지어 x16)과 조합하고 여러 사이트에 걸쳐 ~80 ⁺ RF 포트를 적절히 매칭하는데 필요한 시간은 몇 주를 쉽게 넘어설 수 있다.

RF 매칭은 지난 수십 년 동안 크게 변화되지 않은 상태였다. 엔지니어는 일반적으로 로드 보드 상에 다양한 LC 구성 요소를 배치하고 제거하는 반복, 수동, 시간 집약적인 접근 방식을 사용한다. 각각 반복 후에, VNA는 새로운 매치(match)를 측정하는데 사용된다. 이러한 프로세스는 최상의 매치(일반적으로 50옴에 가깝게)가 발견될 때까지 반복한다. 이러한 방법은 현대 산업 제조 프로세스의 필요에 맞도록 스케일링하는 것을 완전히 불가능하게 한다.

따라서, 차세대의 자동화된 고속 테스트에 대한 필요성이 존재한다. 전례없는 테스트 시간 및 테스트 비용 절감을 제공하는 기술에 대한 필요성이 존재한다.

테스트 장치에서, 자동 RF 포트 테스트를 구현하는 방법이 개시된다. 방법은 복수의 RF 핀을 가진 테스트 대상 장치를 로드 보드에 부착하는 단계와, 로드 보드의 복수의 RF 포트를 복수의 RF 핀에 동적으로 동조시키는 단계와, 임피던스에 대해 복수의 RF 핀에 복수의 RF 포트를 자동으로 매칭시키는 단계를 포함한다. 방법은 테스트 대상 장치 상에서 RF 포트 테스트 프로세스를 구현하는 단계를 더 포함한다.

일 실시예에서, 테스트 장치는 RF 전자 장치를 포함한다.

일 실시예에서, 복수의 RF 전자 장치는 동시에 테스트된다.

일 실시예에서, 로드 보드는 RF MEMS 임피던스 매칭 장치를 더 포함한다.

일 실시예에서, 복수의 RF 포트의 동적 동조는 소프트웨어로 제어되고 구성된다.

일 실시예에서, 로드 보드는 동조 가능한 임피던스 매칭 회로를 갖는 RF MEMS 임피던스 매칭 장치를 더 포함한다.

일 실시예에서, 로드 보드는 CMOS RF MEMS 임피던스 매칭 구조에서 구현되는 프로그램 가능 용량성 요소를 더 포함한다.

일 실시예에서, 본 발명은 컴퓨터 시스템에 의해 실행될 때 컴퓨터 시스템이 자동 RF 포트 테스트를 구현하기 위한 방법을 구현하도록 하는 컴퓨터 판독 가능 코드를 가진 비일시적 컴퓨터 판독 가능 메모리로서 구현된다. 방법은 복수의 RF 핀을 가진 테스트 대상 장치를 로드 보드에 부착하는 단계와, 로드 보드의 복수의 RF 포트를 복수의 RF 핀에 동적으로 동조시키는 단계와, 임피던스에 대해 복수의 RF 핀에 복수의 RF 포트를 자동으로 매칭시키는 단계를 포함한다. 방법은 테스트 하에 장치 상에서 RF 포트 테스트 프로세스를 구현하는 단계를 더 포함한다.

상술한 것은 요약이며, 따라서 필요에 의해 단순화, 일반화 및 상세 사항의 생략을 포함하며, 결과적으로 당업자는 요약이 단지 예시적이고 어떠한 방식으로도 제한적이도록 의도되지 않는다는 점을 이해할 것이다. 청구범위에 의해서만 정의되는 바와 같은 본 발명의 다른 양태, 발명적 특징 및 장점은 아래에 설명되는 비제한적인 상세한 설명에서 명백해질 것이다.

본 발명은 첨부 도면의 도면에서 제한이 아닌 예로서 예시되고, 유사한 참조 번호는 유사한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의해 사용된 바와 같은 무선 표준의 속도/거리 오버레이(overlay)를 예시하는 다이어그램을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 RF MEMS 회로의 기능 블록도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 RF MEMS 회로 장치의 주요 블록도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 정규화된 타겟 커패시턴스의 특성화 결과도(characterization results diagram)를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 롱보드(longboard) 상에 통합된 RF MEMS 장치의 다이어그램을 도시한다.
도 6은 일 실시예에 따른 예시적인 컴퓨터 시스템(600)을 도시한다.

이제 본 발명의 바람직한 실시예가 상세하게 참조될 것이며, 이들의 예는 첨부 도면에 도시된다. 본 발명이 바람직한 실시예와 관련하여 설명되지만, 이는 본 발명을 이러한 실시예로 제한하도록 의도되지 않는다는 점이 이해될 것이다. 이와 달리, 본 발명은 첨부된 청구 범위에 의해 정의된 바와 같이 본 발명의 사상 및 범위 내에 포함될 수 있는 대안, 수정 및 균등물을 포함하도록 의도된다. 더욱이, 본 발명의 실시예의 다음의 상세한 설명에서 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 많은 특정한 상세 사항이 설명된다. 그러나, 본 발명이 이러한 특정한 상세 사항 없이 실시될 수 있다는 점을 당업자는 인식할 것이다. 다른 경우, 잘 알려진 방법, 절차, 구성 요소 및 회로는 본 발명의 실시예의 양태를 불필요하게 모호하지 않게 하기 위해 상세히 설명되지 않았다.

표기법 및 명명법:

이어지는 상세한 설명의 일부는 컴퓨터 메모리 내에서 데이터 비트에 대한 동작의 절차, 단계, 논리 블록, 처리 및 다른 심볼 표현의 측면에서 제공된다. 이러한 설명 및 표현은 데이터 처리 분야의 당업자에 의해 가장 효과적으로 작업의 실체를 다른 당업자에게 전달하기 위해 사용되는 수단이다. 절차, 컴퓨터 실행 단계, 논리 블록, 프로세스 등은 여기에서 그리고 일반적으로 원하는 결과로 이어지는 단계 또는 명령어의 일관성있는 시퀀스인 것으로 생각된다. 단계는 물리량의 물리적 조작을 필요로 하는 것이다. 보통, 반드시 그러한 것은 아니지만, 이러한 물리량은 저장, 전송, 조합, 비교될 수 있고, 그렇지 않으면 컴퓨터 시스템에서 조작될 수 있는 전기적 또는 자기적 신호의 형태를 취한다. 이러한 신호를 비트, 값, 요소, 심볼, 캐릭터, 용어, 숫자 등으로 지칭하는 것은 주로 일반적으로 사용된다는 이유로 때로는 편리한 것으로 입증되었다.

그러나, 이러한 그리고 유사한 용어는 모두 적절한 물리량과 관련되어야 하고 이러한 물리량에 적용되는 단지 편리한 표식이라는 점을 명심해야 한다. 구체적으로 언급되거나 다음의 논의로부터 명백한 것으로 언급되지 않는 한, 본 발명의 전반에 걸쳐, 이러한 "처리" 또는 "액세스" 또는 "실행" 또는 "저장" 또는 "렌더링(rendering)" 등과 같은 용어를 이용하는 논의는 컴퓨터 시스템의 레지스터 또는 메모리 내에서 물리(전자)량으로 표현되는 데이터를 조작하여 컴퓨터 시스템 메모리 또는 레지스터 또는 다른 이러한 정보 저장, 전송 또는 디스플레이 장치 내에서 물리량으로 유사하게 표현되는 다른 데이터로 변환하는 컴퓨터 시스템(예를 들어, 도 4의 컴퓨터 시스템(400))의 동작 및 처리를 지칭하는 것으로 이해된다.

본 발명의 실시예 :

본 발명의 실시예는 스마트 자기 RF 매칭을 위해 ATE(Automatic Test Equipment) 로드 보드 상에 통합된 RF MEMS를 구현한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "MEMS" 마이크로 전자 기계 시스템(예를 들어, 장치 및 구조)은 마이크로 제조 기술을 이용하여 제조된다. 본 발명의 실시예는 주로 로드 보드에서 사용되는 RF 매칭 프로세스를 자동화하기 위해 RF MEMS를 사용한다.

RF 매칭은 주로 지난 수십 년 동안 크게 변화되지 않은 상태였다. 엔지니어는 일반적으로 로드 보드 상에 다양한 LC 구성 요소를 배치하고 제거하는 반복, 수동, 시간 집약적인 접근 방식을 사용한다. 각 반복 후에, 측정 장치는 새로운 매치를 측정하는데 사용된다. 이러한 프로세스는 최상의 매치(예를 들어, 일반적으로 50옴에 가깝게)가 발견될 때까지 반복한다. 단일 포트 장치의 경우, 이러한 수동의 접근 방식은 비록 성가시지만 "적합하고" 시장에서 수용 가능했다.

RF 장치는 계속 다중 대역, 다중 표준과 고도로 통합되고 종종 단일 장치에서 20개를 초과하는 RF 포트와 고도로 통합된다. 통상의 수동 접근 방식을 이용하여 이러한 장치를 매칭하는 데 필요한 현재 시간은 2주 또는 3주일 수 있다. 이것을 오늘날의 ATE의 대규모 병렬 테스트 기능(x4, x8, 심지어 x16)과 조합하고, 여러 사이트에 걸쳐 대략 80 이상의 RF 포트를 적절히 매칭하는 데 필요한 시간은 몇 주를 쉽게 넘어설 수 있다. 본 발명의 실시예는 전자 제조 산업에서 지속할 수 없는 통상의 수동 매칭 접근 방식을 제거한다.

본 발명의 실시예는 전자 제조 산업에서 많은 문제를 해결한다. 이러한 문제 중 하나는 "부정적인 제품 출시 기간(Negative Time-to-Market)" 문제이다. 제품 출시 기간 기대치를 불과 몇 개월 단축시키면서, 산업은 이러한 높은 제품 출시 기간(TTM) 비용을 유지할 수 없다. 이러한 문제 중 다른 하나는 "높은 수율 손실" 문제이다. 여러 사이트 및 여러 테스터에 걸친 여러 포트의 수동 동조는 수율 손실로 이어지고 비용을 증가시키는 연관 이슈로 이어진다. 이러한 문제는 본 발명의 실시예의 자동화된 RF 매칭 프로세스에 의해 회피된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의해 사용되는 바와 같은 무선 표준의 속도/거리 오버레이를 예시하는 다이어그램을 도시한다. Wi-Fi 및 VoIP 기업 서비스의 폭발적인 성장은 기존의 지형도에 도전적이다. LTE 출시(roll-out)는 진행중이고, 더 많은 서비스, 더 높은 속도와 더 낮은 비용에 대한 수요는 도 1에 도시된 바와 같이 무수한 표준을 생성하였다. 이동 통신 시장은 제품 및 서비스 양자의 측면에서 세계에서 가장 빠르게 성장하는 시장 중 하나이다. 휴대폰 시장은 전 세계적으로 40억을 초과하는 가입자를 가지고 있다.

따라서, 최종 결과는 다중 대역, 다중 표준 무선 장치를 급속히 발전시켰다. 주파수 대역의 수, RF 포트의 수 및 사이트의 수의 증가로 로드 보드의 복잡도는 기하 급수적으로 증가하였다. ATE 하드웨어 및 소프트웨어의 상당한 발전에도 불구하고, ATE 인터페이스에 대한 로드 보드의 통상의 RF 매칭은 수십 년 동안 크게 변화되지 않은 상태였다. 통상적으로, 그것은 로드 보드 상에 각 RF 포트를 수동으로 매칭시키기 위해 테스트 엔지니어에게 남겨진다.

본 발명의 실시예는 Smart Loadboards™의 개념을 유리하게 도입한다. 본 발명의 실시예는 길고 지루하고 다루기 힘든 종래의 수동 RF 동조 프로세스를 제거하기 위해 SPI 인터페이스와 통합된 RF MEMS 동조 가능한 임피던스 매칭 네트워크 기술을 이용한다. 이러한 기술을 통합함으로써, 본 발명의 실시예는 자기 매칭 및 동적 동조할 수 있는 Smart Loadboards™를 전자 제조 산업에 효과적으로 제공한다. 본 발명의 실시예는 여러 산업의 문제점을 처리하고 몇 가지 중요한 이점을 제공한다:

1) Smart Loadboards™은 제품 출시 기간(Time-to-Market)을 개선한다.

a. Smart Loadboards™은 최적의 매치에 대한 자기 동조에 의해 제품 출시 기간(Time-to-Market)을 극적으로 감소시킨다. 자기 조정은 재귀적 수동 시행 착오 과정( recursive manual trial and error process)을 제거한다.

b. Smart Loadboards™은 사이트 간 상관 관계를 단순화하고 향상시킨다. 스마트 알고리즘은 사이트 간의 매칭을 최적화하는데 사용될 수 있다.

c. 테스터 대 테스터의 상관 관계는 단순화되고 자동화된다.

2) 비용 절감

a. 사이트 대 사이트의 상관 관계는 보다 쉽게 행해진다.

b. 더 큰 동조 해상도로부터 변화는 감소된다.

c. 비싼 RF 동조 전문가에 대한 필요성을 제거한다.

3) 수율 향상

a. 더 큰 동조 해상도 및 범위는 수율을 향상시킨다.

b. 수동 프로세스로부터 야기된 로드 보드 변화를 제거한다.

c. loadboards™가 테스터 간에 교환됨에 따라, Smart Loadboards™은 테스터 대 테스터 변화에 대한 매치를 자동으로 조정할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 RF MEMS 회로의 기능 블록도를 도시한다. 도 2의 실시예에서는 WS2017 동조 가능한 임피던스 매칭 회로가 사용된다. 그것은 DUT(Device Under Test)와 ATE RF 포트 간의 RF 신호 체인에 삽입될 수 있도록 설계된다. 이러한 실시예에서, 동조 범위는 824 MHz 내지 2170 MHz(예를 들어, 현 세대)이다.

혁신적인 동조 가능한 커패시터 기술은 높은 Q 평행판 커패시터 및 고정된 인덕턴스 네트워크로부터의 우수한 RF 성능을 커패시턴스 값의 다목적 디지털 제어와 조합한다. 전체 TX/RX 신호 체인은 이제 결과적으로 뛰어난 성능, 낮은 비용 및 더욱 빠른 시장 출시 시간을 초래한다. 임피던스 매치는 CMOS-RF-MEMS 구조로 구현되는 프로그램 가능 용량성 요소에 의해 디지털식으로 제어된다. 이것은 도 2의 기능 블록도에 도시된다.

이러한 새로운 통합된 RF MEMS 기술의 특징은 다음을 포함한다:

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 RF MEMS 회로 장치의 주요 블록도를 도시한다. 도 3의 실시예에서, 통합된 커패시터의 어레이는 통합된 SPI, I2C 및 다른 지원된 표준을 이용하여 프로그램될 수 있다. 통합된 RF MEMS 기술 및 디지털 제어와 함께 테스터의 통합된 VNA 기능을 사용하여, 로드 보드는 Smart Loadboard™가 된다. 스마트 알고리즘을 갖는 자기 동조 소프트웨어는 자동으로 동조하고, 모든 포트 및 모든 사이트에 대해 로드 보드와 매칭한다. 이러한 프로세스는 자동이고, 자기 정정하며, 수동 프로세스의 몇 주에 비해 단지 몇 분을 필요로 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 정규화된 타겟 커패시턴스의 특성화 결과도(characterization results diagram)를 도시한다. 도 4의 좌측은 피코패럿의 정규화 평균 커패시턴스를 나타낸다. 도 4의 우측은 평균 퍼센트로서 커패시턴스의 표준 편차를 나타낸다.

이러한 방식으로, 본 발명의 실시예는 Smart Loadboards™의 개념을 도입하고, ATE 로드 보드에 통합된 RF MEMS 기술을 이용함으로써 시장 출시 시간 및 테스트 비용(COT)이 크게 감소될 수 있다는 것을 나타낸다. 부가적으로, 우수한 성능, 사이트 간뿐만 아니라 테스터 간의 작은 변화는 테스트 수율을 향상시키고 비용을 더 감소시킨다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 롱보드 상에 통합된 RF MEMS 장치의 다이어그램을 도시한다. 서로 다른 실시예에서, 물리적 DUT를 가진 로드 보드 상에 RF MEMS를 통합하는 것은 서로 다른 방식으로 구현될 수 있다. 이러한 서로 다른 실시예에서, 물리적 DUT를 가진 어드반테스트(Advantest) 로드 보드 상으로의 RF MEMS의 통합은 더 최적화될 것이다.

컴퓨터 시스템 플랫폼:

도 6은 일 실시예에 따른 예시적인 컴퓨터 시스템(600)을 도시한다. 컴퓨터 시스템(600)은 상술한 실시예에 대한 어떤 하드웨어 기반 및 소프트웨어 기반 기능을 위한 실행 환경을 제공하는 기본 컴퓨터 시스템의 구성 요소를 도시한다. 컴퓨터 시스템(600)은 예를 들어 서버 컴퓨터 시스템, 워크스테이션 컴퓨터 시스템, 데스크톱 컴퓨터 시스템 또는 랩톱 컴퓨터 시스템으로서 구현될 수 있다. 마찬가지로, 컴퓨터 시스템(600)은 휴대용 장치로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 시스템(600)은 일반적으로 적어도 어떤 형태의 컴퓨터 판독 가능한 매체(예를 들어, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(601))를 포함한다. 컴퓨터 판독 가능한 매체는 컴퓨터 시스템(600)에 의해 액세스될 수 있고, 컴퓨터 저장 매체를 포함하지만 이에 제한되지 않는 다수의 서로 다른 타입의 이용 가능한 매체일 수 있다.

가장 기본적인 구성에서, 컴퓨터 시스템(600)은 일반적으로 처리 유닛(603) 및 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(601)를 포함한다. 사용되는 컴퓨터 시스템(600)의 정확한 구성 및 타입에 따라, 메모리(601)는 (예를 들어, DRAM 등과 같은) 휘발성(601a), (예를 들어, ROM, 플래시 메모리 등과 같은) 비휘발성(601b) 또는 둘의 어떤 조합일 수 있다. 마찬가지로, 메모리 (601)는 예를 들어 자기 디스크 기반 매체, 광 매체 등과 같은 고체 상태 장치 이외의 다른 장치를 포함할 수 있다.

부가적으로, 컴퓨터 시스템(600)은 자기 또는 광 디스크 또는 테이프와 같은 다른 대용량 저장 시스템(예를 들어, 이동식(605) 및/또는 고정식(607))을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 컴퓨터 시스템(600)은 입력 장치(609) 및/또는 출력 장치(611)(예컨대, 디스플레이)를 포함할 수 있다. 컴퓨터 시스템(600)은 유선 또는 무선 매체 중 하나를 이용하여 다른 장치, 컴퓨터, 네트워크, 서버 등에 대한 네트워크 연결부(613)를 더 포함할 수 있다. 이러한 장치의 모두가 본 기술 분야에서 잘 알려져 있기 때문에, 이들은 상세히 논의될 필요가 없다.

컴퓨터 시스템(600)의 기능이 부분적으로 또는 전체적으로 클라우드 컴퓨팅 환경을 이용하여 실행되는 경우가 될 수 있는 바와 같이, 컴퓨터 시스템(600)은 그 기능의 일부, 대부분 또는 모두를 다수의 분산된 컴퓨팅 노드를 가진 분산 컴퓨터 시스템으로 대체할 수 있다는 점이 주목되어야 한다.

본 발명의 특정 실시예의 전술한 설명은 예시 및 설명을 위해 제공되었다. 이들은 포괄적이거나 본 발명을 개시된 정확한 형태로 제한하도록 의도되지 않으며, 많은 수정 및 변형이 위의 교시에 비추어 가능하다. 본 발명의 원리 및 이의 실제 응용을 가장 잘 설명하기 위해 실시예가 선택되고 설명되었으며, 그에 의해 당업자가 고려된 특정 사용에 적절한 바와 같이 본 발명과 다양한 수정을 가진 다양한 실시예를 가장 잘 이용할 수 있게 한다. 본 발명의 범위는 본 명세서에 첨부된 청구 범위 및 이의 균등물에 의해 정의되도록 의도된다.