一、引言
模拟与混合信号集成电路（IC）的测试是半导体制造的核心环节，其精度与效率直接影响产品性能与量产成本。随着 5G 通信、汽车电子、工业自动化等领域的快速发展，放大器、ADC/DAC、电源管理芯片、RF 收发器等器件的测试需求日益严苛。本文聚焦模拟 / 混合信号 ATE 的核心技术指标，结合实际应用案例，探讨其在高精度测试中的挑战与解决方案。
二、信号源精度：频率、幅度与失真的极致追求
信号源作为 ATE 的 “心脏”，其精度直接决定测试结果的可靠性。以 ADI 的 AD5791 DAC 为例，通过 R-2R 电阻网络与薄膜匹配技术，可实现 1ppm 的相对精度和 0.05ppm/°C 的温度漂移。这种高精度特性在医疗设备（如 MRI 成像）中尤为关键，其输出电压的微小波动可能导致图像分辨率下降。在工业自动化领域，AD5791 与 LTZ1000 基准电压源的组合可提供纳米级精度的执行器控制，满足精密定位需求。
对于高频应用，如 5G 射频收发器测试，信号源需覆盖 GHz 级带宽并保持低失真。罗德与施瓦茨的 SMW200A 矢量信号发生器支持 71GHz 频段，结合 FSW85 频谱分析仪的 8.3GHz 分析带宽，可精确验证 5G NR 信号的调制质量（如 EVM<1.5%）。其超量程模式下的谐波抑制能力（-80dBc 以下）有效避免了信号干扰对测试结果的影响。
三、测量精度：噪声、THD 与 SNR 的多维度把控
测量精度是 ATE 性能的核心指标，涉及噪声抑制、非线性失真分析等关键技术。Keysight Truevolt 数字万用表通过 12 位 ADC 与专利滤波算法，实现了 16ppm 的直流电压精度和皮安级电流测量能力。其低噪声特性（输入偏置电流比竞品低 30%）在测试微弱信号（如传感器接口电路）时优势显著。
在 THD 和 SNR 测试中，频谱分析技术不可或缺。泰克 6 系列 MSO 示波器的 12 位 ADC 与 8GHz 带宽，可捕获高速信号的细微失真（如 1GHz 正弦波的 THD<0.001%）。结合数字荧光技术（>500,000 波形 / 秒的捕获率），可快速定位偶发噪声事件，提升测试覆盖率。
四、带宽与直流参数测量：高频与静态特性的双重挑战
带宽决定了 ATE 对高速信号的处理能力。例如，车载雷达测试需支持 4GHz 带宽（如英飞凌 BGT60ATR24C）以实现 1m 的距离分辨率。PXI 平台的模块化设计（如 NI 的 PXIe-5644R 矢量信号收发器）通过同步触发与低延迟架构，可同时处理多通道高频信号，满足 MIMO 系统校准需求。
直流参数测量单元（PMU）是电源管理芯片测试的关键。Teradyne ETS-364 的 QP LU 模块提供 1ppm 精度的电压源，支持 ±30V 范围内的四象限测量。其波形捕获功能（如 WCU-2220）可记录纳秒级瞬态电流变化，精准分析芯片的启动特性与功耗分布。在量产测试中，MAX9972 四通道驱动器 / 比较器通过 300Mbps 的高速切换与窗口比较功能，实现多引脚并行测试，效率提升 70% 以上。
五、混合信号测试的复杂性与解决方案
混合信号 IC 的测试需同步处理模拟与数字域的协同问题。例如，传感器接口电路需验证 ADC 的 INL/DNL 参数，传统 I2C 通信方式因速率限制（400kHz）导致测试时间长达 9 秒，而并行数据输出模式（如 Teradyne UltraFLEX 的 1.6Gbps 数字通道）可将时间压缩至 0.13 秒。此外，电源噪声抑制技术（如 ADP5070+LC 滤波器 + LDO 的三级架构）可将 DAC 输出噪声降至 3.7μVp-p，满足医疗设备对信号纯净度的严苛要求。
六、行业趋势与未来展望
- 高精度与高频化：随着 6G 通信（太赫兹频段）和量子计算的发展，ATE 需突破 100GHz 带宽与亚飞秒级定时精度。
- AI 驱动的测试优化：机器学习算法可动态调整测试参数，如基于噪声分布预测的自适应滤波策略，减少冗余测试步骤。
- 多场景适配：汽车电子领域对车载雷达（60GHz）与自动驾驶芯片的测试需求激增，推动 ATE 向多通道、高集成方向发展。
- 成本与效率平衡：通过 DFT（可测性设计）与统计采样技术，在保证精度的前提下降低测试时间与设备投入，如 ADC 测试中的非均匀采样策略。
七、结论
模拟 / 混合信号 ATE 的技术演进始终围绕 “精度、速度、成本” 三角模型展开。从 AD5791 的 1ppm 电压源到 PXI 平台的多通道相参测试，从 Keysight 的低噪声万用表到 Teradyne 的高速 PMU，ATE 厂商通过硬件创新与算法优化不断突破技术边界。未来，随着半导体工艺向 3nm 以下演进，ATE 需在亚纳秒时序控制、飞安级电流测量等领域持续突破，为下一代 IC 的研发与量产提供坚实支撑。
