一個(gè)簡單的實(shí)現(xiàn)方法是為每個(gè)被測(cè)試的設(shè)備使用一個(gè)專用的數(shù)字儀器，這才滿足為每個(gè)設(shè)備隔離I2C總線的要求，但是這種“蠻力”方法的成本將超過整個(gè)系統(tǒng)預(yù)算。因此設(shè)計(jì)了一種利用開關(guān)或多路復(fù)用的數(shù)字接口實(shí)現(xiàn)每個(gè)DUT通過專用的I2C總線進(jìn)行通信，從而最大限度地減少數(shù)字儀器資源?；诔杀尽⑼ǖ烂芏群鸵子眯?，該方案選擇的儀器是Marvin Test Solutions公司的 GX5295 數(shù)字 I/O 板卡。

GX5295板卡單槽為有32個(gè)通道，每個(gè)pin支持PMU，深度緩存以及一個(gè)強(qiáng)大的API函數(shù)庫。GX5295支持并行測(cè)試8個(gè)設(shè)備，不會(huì)出現(xiàn)從地址沖突問題。通過整合8:1的多路復(fù)用開關(guān)，可以使GX5295板卡一次測(cè)試64個(gè)設(shè)備中的其中8個(gè)，且避免了從地址沖突。這種方法使得一個(gè)價(jià)格不昂貴的GX5295在分配好的時(shí)間預(yù)算下測(cè)量一個(gè)64站點(diǎn)的負(fù)載板。并且，由于GX5295支持多儀器同步擴(kuò)展，在512臺(tái)設(shè)備上進(jìn)行測(cè)量的時(shí)間與在64臺(tái)設(shè)備上進(jìn)行測(cè)量的所花費(fèi)的時(shí)間相同。

系統(tǒng)擴(kuò)展只需添加額外的GX5295板卡、負(fù)載板、槽位以及ITA電纜，最多可達(dá)8套。(512 個(gè)DUTs)。

負(fù)載板

負(fù)載板的密度設(shè)置為64個(gè)設(shè)備(如圖2)。由于上面解釋的原因，這為系統(tǒng)擴(kuò)展提供了一個(gè)自然的粒度。為了簡化系統(tǒng)/DUT接口，將mux開關(guān)裝置放置在負(fù)載板上，消除了外部開關(guān)和相關(guān)電纜，同時(shí)保持了良好的信號(hào)完整性。

負(fù)載板包括64個(gè)三色led，用于直觀地指示每個(gè)DUT的通過/失敗狀態(tài)。LED電源包括一個(gè)電池備份，這樣即使當(dāng)負(fù)載板從系統(tǒng)中移除時(shí)，視覺上的通過/失敗狀態(tài)仍然保持——這對(duì)于操作者手動(dòng)移除和添加設(shè)備是非常必要的。在測(cè)試過程中，負(fù)載板上的充電電路可以保持電池處于關(guān)閉狀態(tài)。

由于I2C接口是開路集電極，因此需要外部上拉電阻才能工作。這些電阻干擾PMU接觸測(cè)試，以確定適當(dāng)?shù)腄UT插入插座--電流通過上拉電阻淹沒ESD二極管的測(cè)量值。因此，在進(jìn)行接觸測(cè)量時(shí)，需用Vcc控制的上拉繼電器將上拉電阻與Vcc進(jìn)行隔離(如圖3)。

負(fù)載板控制

價(jià)格不貴的MTS GX5733是一個(gè)靜態(tài)數(shù)字I/O模塊，可用于控制負(fù)載板上的所有功能（I2C MUX，三色LED和Vcc上拉隔離繼電器）。為此開發(fā)了一種簡化的負(fù)載板控制驅(qū)動(dòng)程序。

PXI機(jī)箱

PXI機(jī)箱選用的是MTS GX7305大功率機(jī)箱。機(jī)箱可提供20個(gè)PXI-1(非PXIe)插槽--一個(gè)槽位是MXI遠(yuǎn)程控制器槽位，另外19個(gè)槽位是用于設(shè)備槽位。機(jī)箱超過了PXI最低規(guī)格的功率傳輸和冷卻能力，并且包括背板電壓和槽位溫度監(jiān)測(cè)的功能。

接口測(cè)試適配器( Interface Test Adapter, ITA)

為GX7305的前面板設(shè)計(jì)的專用ITA，允許在測(cè)試系統(tǒng)資源和加載板之間進(jìn)行簡單、干凈的布線。PXI儀器線纜和外部E36313A電源線與ITA背板的連接器進(jìn)行適配，當(dāng)鉸鏈面板關(guān)閉時(shí)，連接器是隱藏在內(nèi)部的。ITA的前面板有連接到負(fù)載板的線纜、質(zhì)量流量控制器和排氣閥的連接裝置（如圖4）。

圖5詳細(xì)描述了測(cè)試系統(tǒng)資源和相關(guān)的ITA結(jié)構(gòu)框圖。

氣體控制

為了精確控制氣體對(duì)DUT的曝光量，專門設(shè)計(jì)了一個(gè)封閉的環(huán)境(chamber)來容納負(fù)載板，并將測(cè)試氣體限制在一個(gè)有限的空間內(nèi)。通過質(zhì)量流量控制器(MFCs)將氣體引入到這個(gè)封閉的空間中，質(zhì)量控制器測(cè)量潔凈干燥空氣、濕化空氣和測(cè)試氣體，允許它們精確地混合，以達(dá)到所需的氣體密度(單位為百萬分之一)。還為每個(gè)chamber提供了一個(gè)單獨(dú)的MFC，以便測(cè)量混合氣體到封閉室的控制體積。MFC的控制是使用GX5295的J3連接器上的外部PMU通道來執(zhí)行的。

測(cè)試完成后，使用排氣閥將測(cè)試氣體從負(fù)載板的封閉室內(nèi)排出。排氣閥是通過電磁閥進(jìn)行操作，所需的電源由E36313A電源供給，控制是通過ITA上面的12V的開關(guān)繼電器進(jìn)行控制。

軟件

控制系統(tǒng)的軟件是使用的ATEasy 10。軟件控件的編寫方便了后期系統(tǒng)的擴(kuò)展。ATEasy支持多線程應(yīng)用。對(duì)于每個(gè)GX5295/負(fù)載板 /chamber（封閉室），ATEasy實(shí)例化一個(gè)單獨(dú)的線程來處理測(cè)量數(shù)據(jù)并生成數(shù)據(jù)日志報(bào)告。ATEasy測(cè)試應(yīng)用程序可查詢系統(tǒng)中安裝的GX5295的數(shù)量（每64個(gè)站點(diǎn)的負(fù)載板對(duì)應(yīng)一個(gè)GX5295），然后為每個(gè)負(fù)載板動(dòng)態(tài)分配一個(gè)線程。處理所有線程中共有的線程，如：初始化每個(gè)負(fù)載板上并行運(yùn)行的數(shù)字測(cè)試模式，方便使用線程進(jìn)行同步。

ATEasy測(cè)試應(yīng)用程序中的驅(qū)動(dòng)包括GX5295、GX5733、Keysight 電源模塊、GX7305機(jī)箱控制器以及一個(gè)用于管理數(shù)據(jù)日志記錄的Excel電子表格驅(qū)動(dòng)程序。在GX5733靜態(tài)數(shù)字設(shè)備上構(gòu)建了一個(gè)MOX驅(qū)動(dòng)程序，用于簡化對(duì)負(fù)載板的控制。