一種芯片智能檢測(cè)系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計(jì)

賈澤雨 李曉楠 吳登濤 席佳穎

關(guān)鍵詞：射頻PA芯片；二手芯片檢測(cè)；回收利用

1引言

現(xiàn)階段，滿足性能參數(shù)較多的射頻PA芯片成為我國積極發(fā)展的對(duì)象，而對(duì)于后期人局者來說必然需要積累研發(fā)時(shí)間，存在一定的壁壘。特別是在制程上，是眾多芯片廠商，甚至是射頻廠商都難以逾越的一道坎。國產(chǎn)射頻PA芯片自給尚需時(shí)日。所以，重新利用二手芯片，也是緩解我國芯片市場(chǎng)在國家積極發(fā)展芯片時(shí)期面臨壓力的有效措施。

射頻PA芯片，即射頻芯片，其通過天線諧振，包括功放、低噪音放大器和天線開關(guān)等，將無線電信號(hào)轉(zhuǎn)換成一定的無線電信號(hào)波形。射頻芯片架構(gòu)包括接收通道和發(fā)射通道兩個(gè)主要部分。此外，射頻PA芯片是完成射頻收發(fā)、頻率合成、功率放大任務(wù)的手機(jī)等電子終端的核心芯片之一。

2產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)

2.1測(cè)試硬件技術(shù)

實(shí)驗(yàn)室通常是完成器件參數(shù)或功能的驗(yàn)證測(cè)試機(jī)構(gòu)，如專用測(cè)試工具、專用參數(shù)測(cè)試儀表等。由于使用環(huán)境的不同、射頻PA芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同、技術(shù)要求的不同以及執(zhí)行的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的不同，因此，在進(jìn)行大型試驗(yàn)時(shí)，需要將試驗(yàn)儀器集成到統(tǒng)一的環(huán)境中，通過信號(hào)發(fā)生器、頻譜分析儀、高性能矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、功率分析儀、電源和脈沖發(fā)生器等自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一操作。其中，信號(hào)發(fā)生器的激勵(lì)作用通過探針臺(tái)或夾具等提供給受測(cè)芯片；對(duì)被測(cè)芯片的輸出信號(hào)進(jìn)行測(cè)試分析，如頻譜分析儀、功率分析儀、高性能矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀等，通過探針臺(tái)或夾具進(jìn)行分析；動(dòng)力電源和脈沖發(fā)生器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行供電和控制。其中，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀在對(duì)信號(hào)發(fā)生器和頻譜分析儀進(jìn)行統(tǒng)一控制并自動(dòng)進(jìn)行全參數(shù)測(cè)試的同時(shí)，發(fā)揮其主要測(cè)試功能。

2.2高速射頻PA芯片信號(hào)測(cè)試負(fù)載板

測(cè)試負(fù)載板在射頻PA芯片測(cè)試中發(fā)揮抓取和放大測(cè)試信號(hào)的作用，因此，考驗(yàn)載板的設(shè)計(jì)是非常關(guān)鍵的，其精確度非常高。同時(shí)，傳輸信號(hào)速度快、信號(hào)弱的問題，是在測(cè)試射頻PA芯片時(shí)出現(xiàn)的。要解決上述問題，射頻芯片測(cè)試負(fù)載板的設(shè)計(jì)需要從最初的器件選擇，布局，走線，阻抗等因素著手。其中，包括射頻信號(hào)通道抗干擾性檢測(cè)技術(shù)（RF信號(hào)通道抗干擾性檢測(cè)技術(shù)）；射頻信號(hào)通路傳輸采用阻抗匹配設(shè)計(jì)；多通道射頻信號(hào)隔離技術(shù)；高速信號(hào)布線規(guī)則研究。

2.3測(cè)試軟件技術(shù)

通過實(shí)驗(yàn)分析和射頻PA芯片模型算法的研究，對(duì)射頻芯片功能和性能參數(shù)測(cè)試方法、測(cè)試線路、測(cè)試算法和測(cè)試軟件等進(jìn)行設(shè)計(jì)和探討。對(duì)通過射頻PA芯片通用測(cè)試環(huán)境所測(cè)試的參數(shù)進(jìn)行分析和計(jì)算，以滿足功能日益復(fù)雜、性能日益提高的射頻PA芯片設(shè)計(jì)驗(yàn)證分析和產(chǎn)業(yè)化測(cè)試的需求，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)射頻PA芯片關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)快速、穩(wěn)定、可靠的測(cè)試，并為射頻PA芯片提供完整的測(cè)試解決方案。

2.4產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)

為滿足射頻芯片智能測(cè)試的要求，我們進(jìn)一步提出了基于LabVIE的GUI風(fēng)格的軟件平臺(tái)，通過GPIB總線接口與測(cè)試儀器進(jìn)行通信、數(shù)據(jù)采集和控制。將計(jì)算機(jī)等上位機(jī)作為核心，同時(shí)利用虛擬儀器技術(shù)控制各測(cè)試儀器，使其協(xié)調(diào)配合，進(jìn)一步完成參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集和報(bào)表分析等芯片相關(guān)工作，本套測(cè)試機(jī)構(gòu)可以基本實(shí)現(xiàn)射頻芯片測(cè)試的目的，降低大量的時(shí)間成本。

為實(shí)現(xiàn)射頻PA芯片測(cè)試的目的，本文團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一套新芯片測(cè)試流程，和基于此流程的射頻PA芯片測(cè)試機(jī)以及配套的分析軟件。

3產(chǎn)業(yè)特征

現(xiàn)階段的通信領(lǐng)域內(nèi)，產(chǎn)品更新?lián)Q代速度加快，相關(guān)射頻PA芯片的計(jì)劃淘汰速度加快，射頻PA芯片的回收利用產(chǎn)業(yè)也開始蓬勃發(fā)展，芯片檢測(cè)價(jià)格與售出價(jià)格可相差十幾倍。

由于檢測(cè)性價(jià)比低，目前市場(chǎng)上進(jìn)行射頻PA芯片回收檢測(cè)的方式有如下2種。使用機(jī)器進(jìn)行檢測(cè)，效率高，準(zhǔn)確率高，但價(jià)格較高，常規(guī)的帶有射頻測(cè)試能力的自動(dòng)測(cè)試設(shè)備價(jià)值幾十萬美元，為此中小微企業(yè)對(duì)于如此昂貴的設(shè)備只能望而卻步：使用人工進(jìn)行檢測(cè)，這是市場(chǎng)上大多廠商使用的方法，但其效率低，準(zhǔn)確率僅為50％，人工成本高。

無論是上述哪一種方式，都存在較大的問題，本項(xiàng)目提出的簡(jiǎn)化測(cè)試方法，以及研發(fā)的自動(dòng)測(cè)試產(chǎn)品，成為解決以上問題的最好方式。

3.1操作優(yōu)勢(shì)

由上料機(jī)構(gòu)、測(cè)試機(jī)構(gòu)、編帶機(jī)構(gòu)等硬件和基于LabVIEW開發(fā)的射頻PA芯片測(cè)試軟件組成的射頻PA芯片測(cè)試系統(tǒng)，具有如下操作優(yōu)勢(shì)。前期將芯片放人對(duì)應(yīng)的夾具中即可，不需要人眼來測(cè)試芯片；后期將進(jìn)一步完善上料機(jī)構(gòu)和編帶機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步解放了人工操作，使整個(gè)測(cè)試過程自動(dòng)進(jìn)行[1]。

3.2成本優(yōu)勢(shì)

可以看到，整個(gè)射頻PA芯片測(cè)試系統(tǒng)均由現(xiàn)有的器件進(jìn)行二次設(shè)計(jì)和組裝，制造成本較低，而且組成材料均可替換，進(jìn)一步降低了維護(hù)成本[2]。

3.3發(fā)展優(yōu)勢(shì)

從《關(guān)于<國家危險(xiǎn)廢物名錄（修訂稿）>征求意見稿的建議》中可以看到，廢電路板（包括廢電路板上附帶的元器件、芯片、插件、貼腳等）早已被明確列入了《危險(xiǎn)廢物名錄》。但是，在大部分城市的垃圾分類規(guī)定中，此類廢物并不包含在有害垃圾中[3]。

基于此，大量電子產(chǎn)品被一些商業(yè)渠道進(jìn)行二手回收，特別是價(jià)值較高的電子產(chǎn)品，然而一些價(jià)值較低的電子產(chǎn)品，或者其個(gè)別配件，卻很難予以回收。而且由于普及程度不足，公眾并不知道廢電路板等屬于危險(xiǎn)廢物[4]。

4產(chǎn)品定位

4.1芯片檢測(cè)服務(wù)提供商

本自動(dòng)化測(cè)試產(chǎn)品，主要為二手芯片回收廠商提供優(yōu)質(zhì)迅速的芯片檢測(cè)服務(wù)，解決其原本準(zhǔn)確率低、效率低的問題。同時(shí)，對(duì)于一些經(jīng)營困難的廠商，還會(huì)提供相應(yīng)的扶持政策，助力其成長(zhǎng)[5]。

4.2中小微科技企業(yè)芯片提供商

通過利用自動(dòng)化測(cè)試機(jī)構(gòu)檢測(cè)，我們也可以回收二手芯片，從二手芯片回收廠家和個(gè)人消費(fèi)中回收，把高質(zhì)量的芯片提供給市場(chǎng)。

5產(chǎn)品市場(chǎng)營銷規(guī)劃

產(chǎn)品在開發(fā)階段初期，主要目標(biāo)是完善改進(jìn)檢測(cè)系統(tǒng)，搭建公司官網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)品牌效應(yīng)。在此階段，因?yàn)楦鞣矫鏃l件還不夠完善，我們計(jì)劃先打開浙江地區(qū)的市場(chǎng)，建立杭州檢測(cè)服務(wù)點(diǎn)輻射浙江地區(qū)，并配備5臺(tái)設(shè)備。我們主要聯(lián)系浙江有射頻芯片相關(guān)業(yè)務(wù)的商家，并與其展開合作，向它們大力介紹射頻芯片的檢測(cè)設(shè)備能夠極大地減少人力成本，提升檢測(cè)效率，推廣我們的品牌和設(shè)備，使它們成為我們的長(zhǎng)期合作伙伴，進(jìn)而為它們提供射頻芯片檢測(cè)服務(wù)，同時(shí)持續(xù)完善我們的物流等配套服務(wù)，盡量聯(lián)系到更多的商家，完善我們平臺(tái)數(shù)據(jù)庫，為設(shè)備使用者提供更全面、優(yōu)質(zhì)的服務(wù)[6]。

在公司創(chuàng)立的初始階段，建立公司官方網(wǎng)站，利用微博、微信等新媒體賬號(hào)進(jìn)行低成本營銷，策劃公關(guān)事件也是擴(kuò)大其影響力的重要手段，如拍攝微電影、舉辦和贊助相應(yīng)比賽、制造公關(guān)事件等，通過以上一系列手段，建立一定的品牌效應(yīng)[7]。

項(xiàng)目發(fā)展中期，將市場(chǎng)推進(jìn)到發(fā)達(dá)城市，實(shí)現(xiàn)一體化服務(wù)。在該階段，我們將以鋪設(shè)國內(nèi)網(wǎng)點(diǎn)為主，有一定知名度后方便擴(kuò)大用戶基數(shù)，在電子、數(shù)碼行業(yè)發(fā)達(dá)的城市，如北京、上海、廣州、深圳、杭州等建立射頻芯片檢測(cè)的網(wǎng)點(diǎn)，發(fā)揮平臺(tái)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)官網(wǎng)下單，加強(qiáng)與物流企業(yè)的合作，完善收發(fā)、檢測(cè)芯片一體服務(wù)。加大研發(fā)投入，加快智能檢測(cè)一體設(shè)備的落地，完善平臺(tái)功能，建立從檢測(cè)芯片到廢棄芯片處理的體系，實(shí)現(xiàn)廢棄芯片的統(tǒng)一回收，加強(qiáng)與垃圾處理機(jī)構(gòu)的合作，擴(kuò)大平臺(tái)的社會(huì)效益。

項(xiàng)目后期，在已有資金和技術(shù)的支持下，擴(kuò)大市場(chǎng)占有率，鋪設(shè)全國渠道。公司通過實(shí)施前兩期營銷方案，積累了較大的現(xiàn)金流。該項(xiàng)目此時(shí)已在國內(nèi)重點(diǎn)城市鋪設(shè)了非常成熟的銷售網(wǎng)絡(luò)，并擁有一批忠誠度較高的客戶群體，并以此為依托，逐步向二、三線城市以放射的方式拓展，最終編織成能覆蓋全國的渠道網(wǎng)絡(luò)，形成公司自身在營銷渠道上的核心競(jìng)爭(zhēng)力，從而進(jìn)一步加大研發(fā)投入，完善和提升芯片檢測(cè)設(shè)備的功能，以適應(yīng)行業(yè)的變化[8]。

6項(xiàng)目未來展望

市場(chǎng)成熟后期，我們將拓展其他業(yè)務(wù)，射頻前端芯片市場(chǎng)主要是由移動(dòng)終端需求在驅(qū)動(dòng)。首先降低研發(fā)成本，將產(chǎn)品定位于中低端市場(chǎng)，避免高端市場(chǎng)高性能要求下的高研發(fā)成本。其次降低運(yùn)營成本，采用B2B線上直銷形式，自建官網(wǎng)銷售平臺(tái)，減少產(chǎn)品銷售過程中的實(shí)體店，將本來預(yù)留給經(jīng)銷商的利潤(rùn)及店鋪?zhàn)饨鸸?jié)約下來；初期試點(diǎn)先定好幾個(gè)合作企業(yè)，而不是大范圍的宣傳，節(jié)約宣傳成本的同時(shí)，也給系統(tǒng)完善留足時(shí)間：通過價(jià)格優(yōu)惠進(jìn)行定向企業(yè)幫扶，與幫扶企業(yè)簽訂長(zhǎng)期合同，減少后期因?yàn)榧ち业氖袌?chǎng)競(jìng)爭(zhēng)造成的大量資金投入。

近年來，隨著移動(dòng)終端功能的完善和更新?lián)Q代，手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)終端的銷售量持續(xù)上升，且棄置量增多。傳統(tǒng)手機(jī)的射頻芯片可以在其他相關(guān)場(chǎng)景使用，所以我們與收購二手?jǐn)?shù)碼產(chǎn)品的平臺(tái)展開深度合作，收購此類商家的二手射頻芯片，以進(jìn)一步拓展研發(fā)深度。