CIS/CMOS图像传感器(CMOS Image Sensor)芯片测试到底怎么测?

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一、CMOS图像传感器芯片概述

智能家居、智能城市以及智能制造共同组建了我们所生活的智能环境。随着生活模式渐趋数据化,图像传感器成为连接现实世界与数据网络的关键。CIS是CMOS图像传感器(CMOS Image Sensor)的缩写,具有尺寸小、敏感度高、高度集成、功耗较低、成像速度快、成本较低等诸多优点,CIS芯片是摄像头核心零部件,而摄像头是所有智能科技中的重要一环。当前,CIS芯片已广泛使用于手机、相机、汽车电子、安防等多个领域使用。


疫情冲击下迫使生活与工作模式加速数码化,智能生活成为了新常态。视像会议、网上学习、消毒清洁机器人、无人运输机等等,这类新的生活方式使得全球CIS(CMOS图像传感器)需求出现了爆发式增长,根据IC Insights最新报告,2021年全球CIS市场规模恢复强劲增长至228亿美元,预计到2025年全球CIS市场规模为336亿美元。其中,手机为CIS应用规模最大的细分领域,预计到2025年达到157亿美元,而汽车则是增速最快的细分领域,预计未来5年的行业复合增速高达33.8%,规模提升至51亿美元。安防监控摄像头、工业机器人、物联网等领域增长亦紧随其后。


移动应用正在越来越多地采用多摄像头和指纹扫描摄像头技术进行用户身份验证。随着芯片设计复杂度的增加,所需测试时间也在相应增长。此外,汽车应用领域还面临着封装芯片测试中低温和高温测试的影响,不同温度下的多道测试也使测试次数明显增加。随着图像传感器越来越复杂化,不断设计出更多新功能,CIS测试需求也呈现多样化。



二、CMOS图像传感器芯片测试需求

(一)、DC&Function项测试


DC测试常见有OS、电压、电流等;Function测试常见有DFT和BITS相关的测试。

(二)、光源与控制


由于CMOS图像传感器固有的器件结构特点,各个像素和各列像素都有独立的放大器,放大器中较小的失配或偏差都会产生图像传感器固定模式噪声。因此在CMOS图像传感器投入使用之前需要对CMOS图像传感器进行校准。CMOS图像传感器校准光源常用的有白炽灯、卤钨灯、LED灯。白炽灯和卤钨灯存在发光效率低、功耗大等诸多问题。相对于前两者,LED灯具有节能、环保、长寿命、体积小、功耗小等特点,因此采用LED作为CMOS图像传感器的校准光源。


目前,LED光源常用的调光方法有2种,一种为PWM调光,一种为DC调光;由于PWM调光,LED光源会出现频闪的问题,现在大部分都用DC调光。通过控制器控制不同色温的LED光源,满足CIS sensor 的测试需求。

(三)、Image图像测试


1、图像采集(需支持CPHY/DPHY接口协议)

近年来随着CMOS图像传感器不断朝着高帧率化与高像素化的趋势发展,摄像头传输影像的数据量持续跃升。为了有效地进行信号传输,通常使用MIPI D-PHY与MIPI C-PHY两类传输接口, D-PHY采用单独时钟同步线+数据Lane的传输结构,每条Lane是由2根差分线构成,抗干扰能力和驱动能力强;而C-PHY则是采用没有独立时钟的3根电压驱动型引线构成的复杂传输结构,抗干扰和驱动能力弱,因此对IC设计能力有着更高的要求。但MIPI C-PHY由于采用5进制传输,可提供更高的吞吐量,优于D-PHY的二进制,传输量为其2.28倍,多为高端手机平台所采用。


 

2、图像测试

常见的图像测试有Blemish Test、Black Test、White Test等测试项。通过算法进行图像的识别和判断。


三、CMOS图像传感器芯片测试方案

如何满足不同测试需求,减少测试成本、加快测试时间和产品上市时间?加速科技开发出国内第一台250Mbps以上高性能数模混合信号测试机,利用加速科技多年积累的高速分布式通信技术和高性能算法加速技术,提供一整套高性能低成本的CIS测试解决方案。该解决方案支持高达64颗2.5Gbps MIPI D PHY接口采集满足了日益增长的高分辨率图像传感器需求,利用加速科技高达160Gbps分布式通信技术实现高速图像采集,图像功能测试数据和DC数据无缝融合。运用加速科技高性能算法加速技术可以大大加快图像算法处理时间,大大提高整体测试效率,同时还允许客户实现定制化的图像测试算法来创建并保护测试IP。
 


➢将Tester IPC布置CIS Server+ATE Client

CIS Server:负责CIS整体测试业务测试

ATE Client:负责DC+Function测试


➢CIS Server

使用IPC自带的HP卡,控制Prober或Handlerd的动作

使用USB线,控制光源动作

使用网络,控制ATE Client和IMAGE Client的动作


➢IMG Client

使用CIS高速图像采集测试系统(ST8016C),实现图像数据的采集,通过配置自制加速板卡实现图像测试的加速赋能。

 


四、加速科技CIS测试方案优势

加速科技CIS测试方案有以下几点优势。


(一)产品优势

1、全新架构设计:

1)采用最新先进的通信技术框架,高性能,高可靠性,灵活扩展有保证;

2)各测试功能模块化,更换模块即可实现不同测试需求;

3)上位机与机箱一体化设计,系统性能无瓶颈,整体更可靠;


2、性能更强大:

1)通信带宽可达40Gbps,可以实现高性能实时测试和数据传输;

2)高度集成,单板可以集成更多功能模块和通道,系统可以集成更多通道;

3)精心设计的模拟电路,确保测试参数误差小于0.1%;

4)基于FPGA加速技术,实现更强大算力、实时调度和全并行测试;

5)支持大Pattern测试应用,最大Vector Deepth达192M行,加载速率满配置最快达到4.5分钟;


3、测试性价比高:

1)数字和混合信号架构设计,可以一次完成数字、模拟、射频信号测试;

2)针对客户应用进行优化设计,测试效率高,测试成本低;

3)针对设计公司和工厂提供不同优化的设备。


4、自有知识产权,深度定制

1)完全自有知识产权,可根据客户需求,开发定制测试方案,满足系统封装(SIP)、特色工艺(CIS/MEMS)等需求;

2)可以多方向扩展,测试模块、PCBA;

3)根据客户稳定需求,利用加速科技成熟高性能数字测试机平台及高性能FPGA开发能力,帮助客户开发传统测试机无法实现的测试方案和超高性价比测试方案。


(二)方案优势

1、系统规格

•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颗并测

•支持4组40Gbps高速通信接口

•支持250Mbps/500Mbps/1Gbps数字板卡

•支持最高160通道数字电源

•支持客户定制光源

•搭配专业SoC数字板卡,实现强大的 SoC 测试能力

•支持DC数据和图像功能测试数据融合管理

•开放FPGA内实现图像测试算法


2、一体化的操作界面

1)支持多种模式选择切换;

2)基于Eclips的IDE 开发环境,支持基于C/C++的开发,开发简单易学;

3)操作维护方便。


3、算法加速优势

该测试方案拥有高性能算法加速技术,可以大大提高整体测试时间,同时也可以满足客户实现定制化算法的要求。


4、稳定可靠

对比其他测试机厂家,据客户现场反馈,设备长时间运行稳定可靠;


(三)服务优势

1、更全面交钥匙方案

2、手把手赋能服务

•流程规范

•产品开发服务

• 驻厂服务

3、借鉴行业专家经验快速优化迭代方案

• 行业深入理解

• 快速优化迭代



五、应用场景

CIS FT测试连接示意图




以上就是带大家了解的CIS测试需求以及CIS芯片测试方案,欢迎想要了解更多的同学垂询。

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