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CIS/CMOS圖像傳感器（CMOS Image Sensor）芯片測試到底怎么測？

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一、CMOS圖像傳感器芯片概述

智能家居、智能城市以及智能制造共同組建了我們所生活的智能環境。隨著生活模式漸趨數據化，圖像傳感器成為連接現實世界與數據網絡的關鍵。CIS是CMOS圖像傳感器（CMOS Image Sensor）的縮寫，具有尺寸小、敏感度高、高度集成、功耗較低、成像速度快、成本較低等諸多優點，CIS芯片是攝像頭核心零部件，而攝像頭是所有智能科技中的重要一環。當前，CIS芯片已廣泛使用于手機、相機、汽車電子、安防等多個領域使用。


疫情沖擊下迫使生活與工作模式加速數碼化，智能生活成為了新常態。視像會議、網上學習、消毒清潔機器人、無人運輸機等等，這類新的生活方式使得全球CIS（CMOS圖像傳感器）需求出現了爆發式增長，根據IC Insights最新報告，2021年全球CIS市場規模恢復強勁增長至228億美元，預計到2025年全球CIS市場規模為336億美元。其中，手機為CIS應用規模最大的細分領域，預計到2025年達到157億美元，而汽車則是增速最快的細分領域，預計未來5年的行業復合增速高達33.8%，規模提升至51億美元。安防監控攝像頭、工業機器人、物聯網等領域增長亦緊隨其后。


移動應用正在越來越多地采用多攝像頭和指紋掃描攝像頭技術進行用戶身份驗證。隨著芯片設計復雜度的增加，所需測試時間也在相應增長。此外，汽車應用領域還面臨著封裝芯片測試中低溫和高溫測試的影響，不同溫度下的多道測試也使測試次數明顯增加。隨著圖像傳感器越來越復雜化，不斷設計出更多新功能，CIS測試需求也呈現多樣化。



二、CMOS圖像傳感器芯片測試需求

（一）、DC&Function項測試


DC測試常見有OS、電壓、電流等；Function測試常見有DFT和BITS相關的測試。

（二）、光源與控制


由于CMOS圖像傳感器固有的器件結構特點，各個像素和各列像素都有獨立的放大器，放大器中較小的失配或偏差都會產生圖像傳感器固定模式噪聲。因此在CMOS圖像傳感器投入使用之前需要對CMOS圖像傳感器進行校準。CMOS圖像傳感器校準光源常用的有白熾燈、鹵鎢燈、LED燈。白熾燈和鹵鎢燈存在發光效率低、功耗大等諸多問題。相對于前兩者，LED燈具有節能、環保、長壽命、體積小、功耗小等特點，因此采用LED作為CMOS圖像傳感器的校準光源。


目前，LED光源常用的調光方法有2種，一種為PWM調光，一種為DC調光；由于PWM調光，LED光源會出現頻閃的問題，現在大部分都用DC調光。通過控制器控制不同色溫的LED光源，滿足CIS sensor 的測試需求。

（三）、Image圖像測試


1、圖像采集（需支持CPHY/DPHY接口協議）

近年來隨著CMOS圖像傳感器不斷朝著高幀率化與高像素化的趨勢發展，攝像頭傳輸影像的數據量持續躍升。為了有效地進行信號傳輸，通常使用MIPI D-PHY與MIPI C-PHY兩類傳輸接口， D-PHY采用單獨時鐘同步線+數據Lane的傳輸結構，每條Lane是由2根差分線構成，抗干擾能力和驅動能力強；而C-PHY則是采用沒有獨立時鐘的3根電壓驅動型引線構成的復雜傳輸結構，抗干擾和驅動能力弱，因此對IC設計能力有著更高的要求。但MIPI C-PHY由于采用5進制傳輸，可提供更高的吞吐量，優于D-PHY的二進制，傳輸量為其2.28倍，多為高端手機平臺所采用。


 

2、圖像測試

常見的圖像測試有Blemish Test、Black Test、White Test等測試項。通過算法進行圖像的識別和判斷。


三、CMOS圖像傳感器芯片測試方案

如何滿足不同測試需求，減少測試成本、加快測試時間和產品上市時間？加速科技開發出國內第一臺250Mbps以上高性能數模混合信號測試機，利用加速科技多年積累的高速分布式通信技術和高性能算法加速技術，提供一整套高性能低成本的CIS測試解決方案。該解決方案支持高達64顆2.5Gbps MIPI D PHY接口采集滿足了日益增長的高分辨率圖像傳感器需求，利用加速科技高達160Gbps分布式通信技術實現高速圖像采集，圖像功能測試數據和DC數據無縫融合。運用加速科技高性能算法加速技術可以大大加快圖像算法處理時間，大大提高整體測試效率，同時還允許客戶實現定制化的圖像測試算法來創建并保護測試IP。
 


?將Tester IPC布置CIS Server+ATE Client

CIS Server:負責CIS整體測試業務測試

ATE Client:負責DC+Function測試


?CIS Server

使用IPC自帶的HP卡，控制Prober或Handlerd的動作

使用USB線，控制光源動作

使用網絡，控制ATE Client和IMAGE Client的動作


?IMG Client

使用CIS高速圖像采集測試系統(ST8016C)，實現圖像數據的采集，通過配置自制加速板卡實現圖像測試的加速賦能。

 


四、加速科技CIS測試方案優勢

加速科技CIS測試方案有以下幾點優勢。


（一）產品優勢

1、全新架構設計：

1）采用最新先進的通信技術框架，高性能，高可靠性，靈活擴展有保證；

2）各測試功能模塊化，更換模塊即可實現不同測試需求；

3）上位機與機箱一體化設計，系統性能無瓶頸，整體更可靠；


2、性能更強大：

1）通信帶寬可達40Gbps，可以實現高性能實時測試和數據傳輸；

2）高度集成，單板可以集成更多功能模塊和通道，系統可以集成更多通道；

3）精心設計的模擬電路，確保測試參數誤差小于0.1%；

4）基于FPGA加速技術，實現更強大算力、實時調度和全并行測試；

5）支持大Pattern測試應用，最大Vector Deepth達192M行，加載速率滿配置最快達到4.5分鐘；


3、測試性價比高：

1）數字和混合信號架構設計，可以一次完成數字、模擬、射頻信號測試；

2）針對客戶應用進行優化設計，測試效率高，測試成本低；

3）針對設計公司和工廠提供不同優化的設備。


4、自有知識產權，深度定制

1）完全自有知識產權，可根據客戶需求，開發定制測試方案，滿足系統封裝（SIP）、特色工藝(CIS/MEMS）等需求；

2）可以多方向擴展，測試模塊、PCBA；

3）根據客戶穩定需求，利用加速科技成熟高性能數字測試機平臺及高性能FPGA開發能力，幫助客戶開發傳統測試機無法實現的測試方案和超高性價比測試方案。


（二）方案優勢

1、系統規格

?支持2.5Gbps MIPI D PHY接口，

?支持2.5Gsps ~3.5GspsC PHY （定制板卡）

?支持定制LVDS接口

?支持4~64顆并測

?支持4組40Gbps高速通信接口

?支持250Mbps/500Mbps/1Gbps數字板卡

?支持最高160通道數字電源

?支持客戶定制光源

?搭配專業SoC數字板卡，實現強大的 SoC 測試能力

?支持DC數據和圖像功能測試數據融合管理

?開放FPGA內實現圖像測試算法


2、一體化的操作界面

1)支持多種模式選擇切換；

2)基于Eclips的IDE 開發環境，支持基于C/C++的開發，開發簡單易學；

3)操作維護方便。


3、算法加速優勢

該測試方案擁有高性能算法加速技術，可以大大提高整體測試時間，同時也可以滿足客戶實現定制化算法的要求。


4、穩定可靠

對比其他測試機廠家，據客戶現場反饋，設備長時間運行穩定可靠；


（三）服務優勢

1、更全面交鑰匙方案

2、手把手賦能服務

?流程規范

?產品開發服務

? 駐廠服務

3、借鑒行業專家經驗快速優化迭代方案

? 行業深入理解

? 快速優化迭代



五、應用場景

CIS FT測試連接示意圖




以上就是帶大家了解的CIS測試需求以及CIS芯片測試方案，歡迎想要了解更多的同學垂詢。

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