用于 SoC 测试仪的射频簧片继电器

如果您在某些方面需要帮助，请跳至以下任何章节：

• 半导体测试系统中的可靠信号切换
• SoC 测试系统中的开关要求
• 射频和高速数字信号考虑因素
• SoC 测试仪的开关技术选择
• 为什么簧片继电器非常适合 SoC 测试仪
• SoC 测试中射频簧片继电器的设计考虑因素
• SOC 测试架构示例
• 针对 SoC 测试用例的射频簧片继电器解决方案
• 结论

半导体测试系统中可靠的多 GHz 和高速数字信号切换

用于半导体测试和测量的片上系统 (SoC) 测试仪必须以高精度、可重复性和高速度路由各种信号。这些系统支持直流参数测量、功能测试、高速数字接口和射频鉴定，通常在同一测试序列中进行。

SoC 测试仪依赖于多个紧密耦合的子系统，包括引脚电子设备、仪器仪表、校准资源和信号切换网络。信号切换是通过负载板和探针卡上的继电器矩阵或分布式路由实现的。这些开关元件的电气性能和可靠性直接影响测量精度、测试覆盖范围和整体测试吞吐量。

本应用说明讨论了射频笛簧继电器在 SoC 测试仪中的作用，概述了多 GHz 和多 Gbps 信号的关键开关要求，比较了替代开关技术，并解释了射频笛簧继电器为何常用于特定的 SoC 测试仪开关层，如仪器多路复用、射频路径选择、校准环路、保护和隔离开关，以及需要高隔离、低泄漏和稳定信号完整性的低泄漏测量路由。

SoC 测试系统的开关要求

SoC 测试仪必须在广泛的电气领域内切换数千个信号。典型要求包括

SoC 测试系统开关要求

• 用于参数测量的直流和低频模拟信号
• 高速数字信号，通常以多 Gbps 数据速率运行
• 用于无线和混合信号 SoC 的多 GHz 范围内的射频信号
• 通道密度高，尤其是在负载板和探针卡上
• 工作寿命长，通常可达数亿次开关周期

继电器用于连接和断开测试仪器与 DUT 引脚、隔离敏感测量、在测试模式之间重新配置信号路径，以及在不降低信号完整性的情况下路由高速或射频信号。

随着数据速率和频率的提高，电容、电感和阻抗不连续性等开关寄生变得至关重要。即使是继电器几何形状或 PCB 过渡的微小变化，也会带来反射、插入损耗或串扰，从而对测试结果产生负面影响。

射频和高速数字信号注意事项

高速数字信号与射频信号有许多共同特征。以每秒几千兆位的速度运行的数字信号所包含的谐波内容远远超过其基本时钟频率。因此，开关路径必须支持远高于数 GHz 范围的带宽，以保持上升时间、边缘完整性和定时裕度。

从开关角度来看，射频和高速数字信号的阻抗要求不同。射频信号路径通常为单端，阻抗控制在 50 Ω 左右。高速数字接口通常为差分，需要控制差分阻抗、严格的偏斜控制和低模式转换。并行接口和存储器接口取决于拓扑结构，并不普遍采用 50 Ω 端对端。

除阻抗控制外，射频和快速数字信号路径还要求

1. 预定带宽内的低插入损耗
2. 阻抗不连续造成的反射最小
3. 寄生电容低，尤其是在开触点上
4. 在温度和使用寿命期间性能稳定

一旦信号边沿速率和频率增加，在直流或低频下性能良好的开关元件可能无法满足这些要求。

SoC 测试仪的开关技术选项

SoC 测试系统中使用或评估了多种开关技术。每种技术都有其优势和不足。

为什么射频笛簧继电器非常适合 SoC 测试仪？

射频笛簧继电器非常接近信号级应用的理想开关。闭合时，信号路径是一个连续的金属导体，电阻和失真最小。打开时，物理气隙和低电容可提供出色的隔离。这种特性对于射频测量和高速数字验证尤为重要，因为泄漏、非线性或寄生会破坏测量结果。

主要优势包括

• 射频和快速数字信号的高信号完整性
• 在密集的中继矩阵中，通道之间具有出色的隔离性能
• 切换速度快，支持高测试吞吐量
• 信号电平和冷切换条件下的超长工作寿命
• 封装紧凑，通道密度高

这些特性使射频笛簧继电器既适用于入门级 SoC 测试仪，也适用于高度复杂的多站点测试平台。

射频笛簧继电器在 SoC 测试中的设计考虑因素

要实现可靠的射频和高速数字性能，需要精心设计继电器。

继电器设计注意事项

信号路径几何

从 PCB 入口到继电器，再到 PCB，特性阻抗必须保持一致。几何形状或介质环境的变化会导致反射和插入损耗。

封装材料

陶瓷基底和热稳定性模具化合物有助于在温度条件下保持尺寸稳定性和一致的电气性能。

屏蔽

内部静电屏蔽可降低电容耦合，提高较高频率下的隔离度。磁屏蔽可防止密集布局中线圈之间的相互作用。

引线配置

表面贴装引线样式经过优化，可最大限度地减少寄生，并与受控阻抗 PCB 布局集成。

SoC 测试架构示例

单击测试图放大查看。

用于 SoC 测试用例的射频簧片继电器解决方案

Standex / Sanyu 提供射频笛簧继电器产品组合，旨在满足从紧凑型高频开关到密集矩阵架构的各种 SoC 测试要求。

信号级开关性能支持高达 8 GHz 的 -3 dB 带宽，具体取决于封装样式和几何形状。所选系列能够支持高速数字数据传输，在规定的测试条件下，眼行为稳定，高速数字数据传输速率可达 ~6 至 ~9 Gb/s。

这种性能得益于极低的开触点电容（~0.2-0.5 pF）、几十毫欧的稳定接触电阻以及具有受控信号几何形状的紧凑电气长度。

在采用适当的 PCB 互连设计时，这些笛簧继电器可为复杂 SoC 测试系统中的多 GHz 射频路径选择和多 Gb/s 数字开关提供可靠的解决方案。

继电器系列	典型 SoC 测试用例
CRF 系列	多 GHz 射频信号路由、要求最低插入损耗的高速数字通道
U 系列	超紧凑型负载板、多 GHz 射频和对空间要求极高的高速 Gbps 数字开关
C 系列	用于射频、数字和模拟 SoC 混合测试的高密度表面贴装继电器矩阵
M 系列	通用 SoC 引脚电子元件、功能测试路径和混合信号路由。提供 1A 和 2A 形式的常开触点
MT 系列	用于高速串行接口的差分信号开关。提供 1C 和 2C 转换形式
MH 系列	超高通道数继电器矩阵和密集 ICT/FCT 型 SoC 测试系统。超小型继电器，提供转换形式 1C

在这些系列中，重点是在高密度布局中实现可控阻抗、低插入损耗、高隔离度、长寿命和一致的性能。

结论

随着 SoC 器件不断集成射频、高速数字和精密模拟功能，对测试系统开关元件的要求也不断提高。虽然存在其他开关技术，但射频笛簧继电器因其信号完整性、可靠性、开关速度和密度的独特组合，仍然是一种经过验证并被广泛采用的解决方案。

通过了解 SoC 测试所面临的电气和机械挑战，并围绕这些限制因素设计继电器，Standex / Sanyu 提供的射频笛簧继电器解决方案可在广泛的应用中实现精确、可重复和高吞吐量的半导体测试。