Neue Speicher-IC-Testmethode

Investkosten sollen dramatisch sinken

16. Dezember 2022, 8:00 Uhr | Heinz Arnold
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Peter Pöchmüller, CEO der Neumonda-Gruppe: »Wir testen nicht im herkömmlichen Sinne, sondern wir monitoren die Speicher-ICs unter realen, anwendungsnahen Bedingungen, um mit viel höherer Wahrscheinlichkeit als bisher prognostizieren zu können, dass sie im jeweiligen Zielsystem stabil und robust funktionieren – das kann sonst keiner, das ist einzigartig.«
© Neumonda-Gruppe

Die Welt des Speicher-IC-Tests zu revolutionieren – nichts weniger hat sich Neumonda Technology vorgenommen, wie Peter Pöchmüller, CEO der Neumonda-Gruppe, im Interview mit Markt&Technik erklärte.

»Gemessen an den heute üblichen Testgeräten können die Invest-Kosten für den Test von Speicher-ICs und -Modulen um mehrere Größenordnungen fallen.«

Der Prototyp von Neumonda Technology funktioniert bereits wie vorgesehen. Ein 10 kg schweres Test-Board kann 10 t herkömmlicher Tester ersetzen, aus drei Test-Systemen wird eins, statt 10 Mio. Dollar kostet das neue System nur 10.000 Dollar. Das eröffnet völlig neue Möglichkeiten: Weil die Testkosten so dramatisch sinken, kann viel länger getestet werden, die Qualität des Tests steigt schon deshalb signifikant. Zudem lassen sich viel kleinere Stückzahlen kosteneffektiv testen. Darüber hinaus erniedrigt sich auch die ökologische Bilanz, weil durchaus mit um den Faktor 1000 geringeren Energiekosten gerechnet wird.

»Außerdem werden im traditionellen Speicher-IC-Test viele Parameter getestet, die für die Praxis völlig irrelevant sind. Wir dagegen testen nicht im herkömmlichen Sinne, sondern wir monitoren die Speicher-ICs unter realen, anwendungsnahen Bedingungen, um mit viel höherer Wahrscheinlichkeit als bisher prognostizieren zu können, dass sie im jeweiligen Zielsystem stabil funktionieren – das kann sonst keiner, das ist einzigartig«, sagt Peter Pöchmüller. Zur Neumonda-Gruppe gehören der Speicherkomponenten- und Modulhersteller Intelligent Memory, die auf den Vertrieb von Speicher-Produkten spezialisierte Memphis Electronic sowie Neumonda Technologies, die sich auf die Entwicklung des Test-IP für Speicherprodukte konzentriert. Mit einem vollständig ausgetesteten Produkt rechnet Peter Pöchmüller für Ende 2024; »dann steigen wir in die Vermarktung ein«.

Um zu verstehen, was hinter dem vollkommen neuen Konzept steckt, ein kurzer Blick darauf, wo die Herausforderungen des Tests für Speicher-ICs liegen und wie er bisher funktioniert. Als Beispiele soll der Test von DRAMs dienen, auf deren Test auch der erste Prototyp von Neumonda Technology abzielt. Dazu sind drei getrennte Einzeltests erforderlich, die jeweils ihre eigenen, sehr teuren Maschinen erfordern:

  • Der Burn-in-Test, in dem die DRAMs durch hohe Temperaturen und hohe Spannungen einem künstlichen Alterungsprozess unterworfen werden. Zehn Stunden Testzeit entsprechen dann ungefähr einer Alterung um ein Jahr.
  • Der Array-Test, in dem alle Zellen des DRAMs getestet werden.
  • Der Speed-Test, in dem die Timings und die Logik getestet werden.

Im Array-Test werden auf einem professionellen Tester meist 512 DRAMs parallel bei jeweils ungefähr 300 MHz Taktfrequenz geprüft, wobei jeweils nur ein I/O pro DRAM angeschlossen ist. Das ist sehr weit weg von den realen Einsatzbedingungen beispielsweise eines DDR4-DRAMs, der bis 2 GHz getaktet wird. Eine Testzeit von 20 bis 30 Minuten ist dazu erforderlich. »Das ist eine vollkommen künstliche Umgebung ohne Noise«, sagt Peter Pöchmüller. »Was aber zählen sollte, ist doch die Kundenumgebung und ob die DRAMs dort robust laufen.«

Besonders teuer ist heute der Speed-Test, in dem die Parameter mit hoher Genauigkeit getestet werden, wie beispielsweise die TAC auf ±250 ps – nur um sicherzustellen, dass die Spezifikationen des Standards eingehalten werden. Weil dieser Test so teuer ist, spendieren die Speicher-IC-Hersteller dafür meist nur 60 s pro DRAM. Allerdings sind diese Parameter in der Praxis irrelevant, sie sagen gar nichts drüber aus, ob die Speicher in ihrer jeweiligen Anwendung stabil funktionieren werden oder nicht.

»Deshalb lassen wir diesen Teil von vorneherein weg«, so Peter Pöchmüller. »Wir gehen einen anderen Weg, wir drehen sozusagen alles um. Wir testen Module und Einzelkomponenten an einem ‚schmutzigen’ Bus zum Controller, der den Speicherbus steuert. Wir versuchen erst gar nicht, künstliche saubere Testumgebungen aufzubauen, die mit dem Einsatz der DRAMs in der Praxis nichts zu tun haben.« Es käme eben nicht darauf an, die Störungen herauszuhalten, sondern im Gegenteil, die Störungen, die in der Praxis auftauchen können – darunter Übersprechen, Spannungseinbrüche und schlechtes Management der Kapazitäten, die in den üblichen Testern nicht vorkommen –, in den Test einzubringen. »Beispielsweise einen Jitter, der das vorliegende Datenauge weiter reduziert und zusätzliche Robustheit für eine nicht ideale Kundenumgebung bereitstellt. Dann fällt ein DRAM plötzlich auch im Test wie in der realen Applikation aus, obwohl er nach Spezifikation fehlerfrei ist. Solche Tests sind heute nicht möglich, weil die Tester entweder die nötige Funktionalität nicht bereitstellen oder aus Kosten- und Zeitgründen lang laufende Tests schlicht nicht möglich sind.«

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