人工智能（AI）模型幾乎被應(yīng)用于所有領(lǐng)域，從幫助人們寫郵件到微控制器理解網(wǎng)絡(luò)邊緣物聯(lián)網(wǎng)傳感器數(shù)據(jù)的含義。這帶來了對人工智能計算資源的巨大需求，尤其是用于數(shù)據(jù)中心訓(xùn)練和運行大型語言模型的CPU、GPU和xPU。即使系統(tǒng)部署在網(wǎng)絡(luò)邊緣，模型通常也會在數(shù)據(jù)中心進行訓(xùn)練以加速訓(xùn)練。

用于AI訓(xùn)練和推理的芯片的一個關(guān)鍵特性是需要以高速攝取和輸出大量數(shù)據(jù)。為避免連接造成瓶頸，現(xiàn)今的AI集成電路采用高速接口，每信道最高64 Gbps，并采用復(fù)雜的多通道配置來管理數(shù)據(jù)量。這反過來也促使集成電路測試設(shè)備制造商重新思考如何設(shè)計測試器和關(guān)鍵信號路徑中使用的元件，以實現(xiàn)高帶寬接口的穩(wěn)健高效測試。

人工智能測試挑戰(zhàn)

現(xiàn)代集成電路具有多種特性，使其難以測試。它們通常有數(shù)百甚至數(shù)千個外部引腳，許多引腳必須協(xié)調(diào)以在設(shè)備內(nèi)設(shè)置和運行功能測試。它們集成了極高的功能水平，這需要更復(fù)雜的測試流程。復(fù)雜且高速的接口在切換時需要重新配置測試系統(tǒng)以運行環(huán)回測試。任何測試的重新配置都必須自動化，因為手動干預(yù)或更換測試板會大幅拖慢測試進程，造成瓶頸，延緩這些關(guān)鍵設(shè)備的生產(chǎn)。

現(xiàn)代集成電路的低工作電壓也帶來了測試挑戰(zhàn)。它們更容易受到電噪聲的影響;識別和處理注入5V信號的100mV噪聲要比識別和處理注入1.5V信號的100mV噪聲要容易得多。高性能母線在低頻使用多級信號也意味著測試板上元件引起的少量信號失真可能導(dǎo)致測試失敗。

前沿集成電路由于其極高的時鐘頻率，通常運行在數(shù)吉赫茲，測試時也面臨挑戰(zhàn)。在這些速度下，信號的任何延遲——即使是由于帶線長度較長——都可能使測試更加困難。此外，這些頻率下的數(shù)字信號更像電路板上的射頻信號，需要不影響PCB傳輸線特性的元件。

例如，密集路由的高速信號，例如在內(nèi)部總線結(jié)構(gòu)或集成電路封裝的軌道與引腳之間，由于導(dǎo)體間的相互耦合，可能會檢測到串?dāng)_。這些反應(yīng)元件可能會破壞信號的完整性，導(dǎo)致其邏輯狀態(tài)被誤讀，或引起抖動，即信號預(yù)期到達時間的輕微延遲或提前，從而引發(fā)邏輯錯誤。

這些因素共同使得現(xiàn)代GPU在AI應(yīng)用中的測試變得復(fù)雜。測試板必須設(shè)計以最小化高速信號的劣化，同時提供自動重新配置連接的切換功能。

變換測試儀

集成電路測試公司制造高性能的載板用于測試集成電路。它們允許設(shè)備連接、提供電源和控制信號，使測試設(shè)備能夠捕獲數(shù)據(jù)，并自動重新配置連接以實現(xiàn)所有必要的測試。這種可編程互連還優(yōu)化了測試器各種輸入的使用。每個設(shè)備都會開發(fā)電路板。

理想情況下，每個測試板上的開關(guān)在電氣上都應(yīng)是完美的。它們不會衰減或失真信號，占用空間極小，不耗電，且能瞬間切換。過去，由于交換機的影響不大，曾有可能做出妥協(xié)，但現(xiàn)代高速接口的需求意味著需要新的交換解決方案。

圖1。一塊載板，配備Menlo的MEMS開關(guān)，用于測試一些最先進芯片組所需的高速信號。

傳統(tǒng)上，測試系統(tǒng)在測試過程中使用電磁（EM）繼電器切換信號。這些繼電器的性能不及上述理想開關(guān)。繼電器，即使是最小的射頻設(shè)備，也很笨重。它們切換速度較慢，因為電磁開關(guān)物理上移動觸點，給測試過程引入延遲。由于機械結(jié)構(gòu)，經(jīng)過多次循環(huán)后會磨損并變得不可靠。

其他測試開關(guān)系統(tǒng)使用半導(dǎo)體開關(guān)。雖然它們解決了電磁繼電器的一些局限，但它們具有顯著的導(dǎo)通電阻，導(dǎo)致測試信號衰減，且非線性工作會扭曲高速接口的波形。

高帶寬人工智能集成電路測試系統(tǒng)開發(fā)中的一個亮點是新型開關(guān)的出現(xiàn)，該開關(guān)采用源自主流IC工藝的微機電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)構(gòu)建。Menlo Micro的理想開關(guān)為集成電路測試帶來了顯著優(yōu)勢：它在純歐姆信號路徑下實現(xiàn)近零電阻，斷開時電?阻極高，開關(guān)能量極低。其從直流到數(shù)十吉赫的線性工作和快速（低于10微秒）切換，使其在AI芯片測試中對高速、高完整性的需求，相較于傳統(tǒng)解決方案尤為適用。

人工智能芯片領(lǐng)導(dǎo)者英偉達與門路微合作發(fā)布的白皮書描述了這些MEMS切換器如何加快英偉達GPU系列的測試速度。Ideal Switch?被用于配置PCIe Gen6接口的環(huán)回測試、基于PCIe Gen5的掃描測試以及直流測量，包括驅(qū)動器強度和靈敏度。白皮書作者表示，MEMS交換機提供了“低損耗、高線性性能，以確保在PCIe Gen 6速度下可靠的環(huán)回驗證”。

人工智能有潛力驅(qū)動無數(shù)產(chǎn)品和服務(wù)，其中許多尚未被想象。但很快他們會的。從數(shù)據(jù)中心到邊緣，對計算資源的需求將持續(xù)呈指數(shù)增長。實現(xiàn)超高性能CPU、GPU和xPU快速高效生產(chǎn)和測試的關(guān)鍵是Menlo的切換技術(shù)。