Advantest ha annunciato aver sviluppato una tecnologia che utilizza le onde T (Terahertz) con impulsi di breve durata per l’analisi dei circuiti elettrici.
Si tratta di una tecnologia per la quale sono previste due applicazioni fondamentali: la caratterizzazione tramite parametri S di dispositivi funzionanti nella spettro di frequenze sub-Terahertz (100 GHz~1 THz) e le localizzazione di guasti nei circuiti integrati tramite tecniche di riflettometria (TDT/TDR).
La diffusione degli smartphone e di altri dispositivi mobili è all'origine di un aumento spropositato del traffico di comunicazione wireless, che pertanto rischia di saturare la capacità dello spettro radioelettrico disponibile per erogare questi servizi.
Le diverse possibilità di utilizzo delle comunicazioni sub-Terahertz. Fonte: Ministero dell’Interno e della Comunicazione, Giappone.
Nello sviluppo dei dispositivi ad alta frequenza, è di fondamentale importanza valutare la risposta in frequenza del sistema nel suo complesso, includendo l’impedenza di ingresso e di uscita ed il guadagno dei dispositivi attivi ed anche scheda e connettori.
Una parte del processo di caratterizzazione dei dispositivi è costituita dalla misura delle caratteristiche di riflessione e trasmissione in termini di ampiezza e fase dei segnali emessi, noti come parametri S.
Tuttavia, gli analizzatori di reti esistenti sono in grado di misurare la risposta in frequenza solo su porzioni di spettro fino a 100 GHz alla volta. Pertanto, quando occorre valutare le caratteristiche del segnale su uno spettro più ampio, i progettisti sono costretti a modificare ripetutamente la configurazione delle loro apparecchiature e ad effettuare nuove misurazioni.
Di conseguenza, i tempi di misura si allungano e possono insorgere discontinuità nei dati misurati. Inoltre, i costi di collaudo aumentano proporzionalmente al verificarsi di tali inconvenienti. La nuova tecnologia sviluppata di Advantest nasce con l’obiettivo di ridurre in maniera significativa queste problematiche.
La soluzione sperimentata dalla multinazionale giapponese utilizza come fonte del segnale un laser ottico che emette impulsi di durate dell'ordine dei femtosecondo, dando la possibilità di misurare i parametri S fino a 1,5 THz in un solo passaggio utilizzando una sonda di commutazione ottica/elettrica a banda larga.
I vantaggi offerti da questa innovativa tecnica di misura comprendono dei significativi risparmi in termini di tempo, lavoro e, di conseguenza, sui costi.
Nonostante la continua riduzione di dimensione dei circuiti integrati abbia agevolato per decenni la produzione di prodotti elettronici di consumo più piccoli e più veloce, la legge di Moore rischia di trovarsi di fronte ad una barriera tecnologica.
Per aggirare i limiti fisici della miniaturizzazione, i produttori di chip si stanno concentrando sullo sviluppo di semiconduttori 3D, integrando in un unico package diversi dispositivi a semiconduttore sovrapposti tra loro.
Tuttavia, l’analisi dei problemi di connessione elettrica rimane una delle sfide principali nello sviluppo dei chip 3D.
A causa della presenza di molteplici schede sovrapposte, risulta difficile localizzare i problemi di interconnessione (circuiti aperti, corto circuiti, disadattamenti di impedenza) con l’ispezione a raggi X e con le altre tecnologie tradizionali esistenti.
In genere si utilizza l’oscilloscopio per effettuare misure con tecniche di riflettometria nel dominio del tempo (TDR) e/o di trasmissiometria nel dominio del tempo (TDT) per localizzare tali problematiche, ma con queste geometrie estremamente miniaturizzate è richiesta una risoluzione spaziale estremamente elevata.
Problemi nelle connesssione interne dei semiconduttori 3D ed esempi di misure TDR
Dato che la nuova tecnologia sviluppata da Advantest utilizza di un laser ottico che emette impulsi di femtosecondi come fonte del segnale, è in grado di ottenere una risoluzione spaziale migliore di 5 μm su un'estensione massima di misura di 300 mm.
Grazie all'esperienza maturata da Advantest con il suo sistema spettroscopico e di acquisizione delle immagini ad onde Terahertz, il laser ottico a impulsi di femtosecondi messo a punto per queste applicazioni garantisce una risoluzione molto alta.
Inoltre, la nuova tecnologia mette a disposizione una funzione di mappatura attraverso la quale è possibile collegare i problemi di connessione ai dati CAD del dispositivo, rendendolo uno strumento ottimale per identificare i difetti in circuiti estremamente complessi e ad alta densità.
Advantest intende commercializzare la nuova tecnologia entro il proprio anno fiscale 2015 (entro la fine di marzo 2016). Un prototipo di sistema che utilizza la nuova tecnologia è giù stato esposto in occasione della manifestazione Wireless Technology Park svoltasi a Tokio dal 27 al 29 maggio 2015.
