imc先进测试方案助您一臂之力

时间：6月20日(周四) 下午3-4点

讲师：耿冲 车辆工程咨询行业资深专家 | 刘占涛  imc中国资深技术工程师

近年来，我国电动汽车产业快速发展，成为新能源汽车制造大国。随着量的增长，电机技术也得到长足发展，但还面临着精细化的挑战，其中“热”的测试分析是精细化过程中的主要难点。相对电机定子，转子的测试更加困难。电机转速有越来越高的趋势；电机内部及周边存在超强的电磁干扰；由于空间限制，在整车状态下实现转子温度测试则更是难上加难。德国imc测试测量，协同北京M-Stars共同开发出基于遥测的电机转子测温设备，实现了高速，高温，抗干扰，以及整车状态下的电机转子测试。本研讨会附有问答环节。

面向对象：电动汽车研发、试验验证和测试工程师

研讨会议程：

● 电动汽车电机测温遇到的技术挑战

● 可满足800V高电压EMC环境的测试系统典型应用场景:

● 电机温度遥测，修正计算扭矩

● 电机定子温度测试

● 电机转子温度测试

● 案例分享:

● 国内第一批可靠验证的车载台架均适用的电机转子温度测试解决方案

报名链接：https://live.vhall.com/v3/lives/watch/631462972

01|定制解决方案+实测案例

02 | 电机转子无线遥测测试方案纵览

长按扫码，立即报名

欢迎访问imc-tm.cn  或联系imc中国办事处了解更多。

关于imc Test&Measurement

富有效率的测试，对imc全球客户获得成功至关重要——也是我们不断前行的驱动力。

自1988年以来，我们一直致力于通过最理想的测量解决方案来支持用户研发、服务和生产中的工业创新。由位于德国柏林的总部生产制造高效的测试测量系统，并在欧洲、美国、亚洲及世界各地开展业务。面向全球汽车和机械工程以及铁路、航空航天和能源行业的客户，imc传感器、数据采集系统和软件及其集成解决方案使其用户能够验证原型、优化产品、监控流程，并从车载(机载)或实验室应用的测量数据中获得见解。

作为第三代半导体产业发展的重要基础材料，碳化硅MOSFET具有更高的开关频率和使用温度，能够减小电感、电容、滤波器和变压器等组件的尺寸，提高系统电力转换效率，并且降低对热循环的散热要求。在电力电子系统中，应用碳化硅MOSFET器件替代传统硅IGBT器件，可以实现更低的开关和导通损耗，同时具有更高的阻断电压和雪崩能力，显著提升系统效率及功率密度，从而降低系统综合成本。

图：SiC/Si器件效率对比

一、行业典型应用

碳化硅MOSFET的主要应用领域包括：充电桩电源模块、光伏逆变器、光储一体机、新能源汽车空调、新能源汽车OBC、工业电源、电机驱动等。

1.充电桩电源模块

与下游数量较多的充电桩制造商和运营商不同，目前充电模块行业玩家数量有限。历经过去几年的激烈竞争，行业逐渐出清。目前主流企业仅10家左右，包括特来电、盛弘股份、科华恒盛等为代表的自产自用型；以及英飞源、优优绿能、星源博睿、英可瑞等为代表的外供型两类。

随着新能源汽车800V平台的出现，主流充电模块也从之前主流的15、20kW向30、40kW发展，输出电压范围300Vdc-1000Vdc，并且具备双向充电功能，以达到V2G/V2H等技术要求。因此，越来越多充电模块企业开始采用SiC MOS方案。

图：新能源充电桩中SiC的应用

2.光伏逆变器

在全球可再生能源的大力发展以及“双碳”战略目标的推动下，全球光伏产业迅速扩张，光伏逆变器市场整体也呈现高速发展趋势。根据海关总署数据，从出货情况来看，2023逆变器累计出口99.54亿美元，同比+11%。

经过多年的市场竞争，当前我国光伏逆变器行业已经形成较为集中、整体竞争较为充分的格局。同时，国内知名逆变器品牌仍保持快速增长，出货量及全球市场占有率也在稳步提升。数据显示，2022年全球光伏逆变器供应商出货量市场排名前五的企业是：阳光电源、华为、古瑞瓦特、锦浪科技和SMA。而在研究机构BNEF公布的“全球最具融资价值光伏逆变器品牌”前十名榜单中，也有6家中国逆变器企业入围，其中，正泰电源、华为、阳光电源居于前三，锦浪、特变电工、固德威也位列其中。

图：光伏逆变器中SiC的应用

3.光储一体机

光储一体机采用电力电子控制技术，通过智能控制实现能量转移，协调控制光伏与储能电池，平抑功率波动，并通过储能变流技术输出满足标准要求的交流电能向负载供电，满足用户侧多场景应用，广泛应用于离网光伏电站、分布式后备电源、储能电站等场合。国内光储一体机生产企业主要有：科陆电气、盛弘股份、兴储世纪、时代能创、精石电气、锦宇新能源、智源新能、采日能源、华自科技、邦照电气等。

图：光储一体机中SiC的应用

4.新能源汽车空调

随着800V平台在新能源汽车上的兴起，在汽车空调压缩机控制器方案中，SiC MOS凭借其高压高效、贴片封装体积小等优势，成为市场首选。行业头部客户如弗迪科技、翰昂、华域三电、苏州中成、奥特佳、海立、威灵、上海光裕、重庆超力等。

图：新能源汽车空调中SiC的应用

5.大功率OBC

三相OBC电路中SiC MOS应用更高的开关频率，可以减小磁性元器件体积和重量，提高效率和功率密度，同时高系统母线电压，大大减少功率器件数量，便于电路设计，提高可靠性。

图：大功率OBC中SiC的应用

6.工业电源

工业电源主要应用于如医疗电源、激光电源、逆变焊机、大功率DC-DC电源、轨道牵引机等，需要高压、高频、高效率的应用场景。

二、竞争格局

调研机构Yole报告显示，由于SiC MOS晶圆的产能限制，头部SiC品牌如意法半导体（ST）、英飞凌科技（Infineon）、Onsemi、Wolfspeed和Rohm主力出货市场都集中在新能源汽车行业， 包括电驱、OBC和 DC/DC， 新能源汽车市场在2022年占据功率SiC市场份额的70%，到2028年，预测这一比例将增长至74%。

图：SiC主要应用市场及占比

在国产碳化硅功率器件企业中，基本半导体依托强大的技术团队，以及在车规级SiC模块产品积累的丰富经验，研发推出的第二代SiC MOS在光伏储能、充电桩、工业电源、新能源汽车等领域都有量产出货，广受市场欢迎。

深圳基本半导体有限公司是中国第三代半导体创新企业，专业从事碳化硅功率器件的研发与产业化，研发覆盖碳化硅功率半导体的芯片设计、晶圆制造、封装测试、驱动应用等产业链关键环节。核心产品包括碳化硅二极管和MOSFET芯片、汽车级及工业级碳化硅功率模块、功率器件驱动器及门极驱动芯片等，性能达到国际先进水平。公司在深圳投产6英寸碳化硅芯片产线、无锡投产汽车级碳化硅功率模块专用产线；自主研发的汽车级碳化硅功率模块已收获了近20家整车厂和Tier1电控客户的30多个车型定点，成为国内第一批碳化硅模块量产上车的头部企业；采用自研芯片的碳化硅功率器件已累计出货数千万颗，服务于光伏储能、电动汽车、轨道交通、工业控制、智能电网等领域的全球数百家客户。

三、产品选型表

基本半导体第二代碳化硅MOSFET系列产品基于6英寸晶圆平台开发，比上一代产品在比导通电阻、开关损耗以及可靠性等方面表现更为出色。

图：碳化硅MOSFET

图：基本半导体SiC MOSFET产品选型表

四、总结

作为亚太区领先的电子元器件授权代理商Excelpoint世健旗下的全资子公司, Synergy世辉电子继承了良好的技术基因, 能提供一站式的器件硬件支持, 同时也在培养自己的软件工程师,后续还将提供高速电机的软件测试支持, 助力客户建立自主可控的应用开发能力,并缩短项目周期,在激烈的市场中早日占领高地。

关于世辉——世健旗下公司，助力“中国芯”发展

世辉电子（Synergy Electronics）于2019年成立香港和深圳公司，是世健系统（香港）有限公司旗下的全资子公司。作为一家具有创新力与活力的专业电子元器件分销商和解决方案供应商，世辉设有AIoT（人工智能+物联网）、PNE（电源与新能源）和Lighting（照明）三大事业部，团队成员均具有丰富的行业经验，可以为来自物联网通讯、安全、智能终端、电源、智慧能源、LED照明及智能照明等多个领域的客户，提供高品质的产品与强大的技术支持。

“芯”系中国，拥抱亚洲。世辉致力成为供应商和制造商沟通的桥梁，以热诚和专业拥抱中国市场，为原厂和客户提供最优质的服务。依托于世健在东南亚等海外地区的优质客户群体、成熟且广阔的销售网络，以及三十多年的深厚市场经验，世辉可以帮助“中国芯”积极走出国门，开拓出更广阔的市场天地，为“中国芯”的发展及成长奉献自身的一份力量。

神经形态计算是一种新型的计算范式，它模仿生物神经网络（如人脑）的结构和功能以在为人工智能、机器学习、机器人和感官处理等各种应用实现高性能、低功耗和自适应学习能力。

神经形态计算发展至今经历了四十多年，主要分为三个阶段，模拟计算、数字计算和混合计算。2017年，英特尔第一款自主学习神经芯片Loihi问世。它采用14nm工艺，包含超过20亿个晶体管、13万个神经元和1.28亿个突触，与基于CNN训练人工智能系统的通用计算芯片相比，Loihi芯片的能效提升了1000倍。IBM的TrueNorth芯片、高通Zeroth芯片等等都属于数字计算，即架构在CMOS工艺和器件结构基础上的一种神经形态计算。因为材料和器件本身没有突破，因此仍然受限于能算比低、系统架构复杂等问题。真正的神经形态计算必须采用新型材料构成的带有易失性阻变特性的器件，对生物神经突触的STDP等特性进行行为级的拟态，因此提出了全新的系统和器件设计的范式，并不断突破着能算比的极限。

图1：生物神经系统和神经形态计算对比

神经形态器件是神经形态计算系统的基本模块。它们是模拟生物神经元和突触行为的电子元件，例如尖峰、可塑性和记忆。神经形态器件可以基于不同的技术，例如忆阻器、相变材料、自旋电子学或纳米线。神经形态阵列是实现复杂神经结构和功能的互连神经形态设备的大规模网络。

神经形态计算为神经形态器件和阵列的设计、制造和测试带来了一些挑战和机遇。一方面，神经形态器件和阵列表现出高可变性、非线性、随机性和噪声，这使得它们难以表征和建模。另一方面，神经形态设备和阵列具有独特的优势，例如容错性、鲁棒性和自组织性，需要严格的测试和验证。

例如基于ReRAM的神经形态阵列的主要挑战之一是器件的可变性，这是由电阻开关过程固有的随机性和不均匀性引起的。设备可变性会影响神经计算的准确性和稳定性，并导致性能下降甚至故障。因此，了解设备可变性的来源和影响并开发减轻或利用它的方法非常重要。例如，可以通过优化器件制造工艺、设计参数和操作条件来减少器件可变性。或者，器件可变性可以用作随机性或多样性的来源，以增强神经形态系统的功能和适应性。

除了ReRAM类型之外，目前也可以用神经拟态计算的器件可以有FeRAM类型、有机FET类型、以及更为广泛和多样的二维材料异质集成所形成的阻变器件而构成。

图2：突触权重特性图示

图3：两端口存算器件

研究神经形态阵列的优势

神经形态阵列是一种利用忆阻器器件形成的小规模的、实现类似于大脑神经元连接的集成电路。这种电路具有以下几个优点：

• 可以直接在硬件层面模拟生物神经元的突触可塑性，学习和记忆过程，而无需复杂的软件算法。

• 可以实现并行、分布式、低功耗和高效率的数据处理，适合解决复杂认知功能和任务，如图像识别、语音识别、自然语言处理等。

• 部分器件所形成的阵列可以与现有的CMOS技术兼容，利用其成熟的制造工艺和设计方法，降低开发成本和风险。

为了探索其应用和优势，有必要开发新的测量技术和模块，对忆阻器器件和阵列进行精确和全面的表征和评估。在阵列测试中，和器件测试和表征方法差异主要在如何高效、可靠的“选通”阵列中每个器件，进行参数表征，以及自动化的完成可靠性的相关测试，甚至可以利用测试的平台直接进行神经形态计算的仿真和验证。

•直流扫描测试：施加从零到最大值或最小值的电压或电流斜坡，并测量相应的电流或电压响应。绘制I-V曲线并分析忆阻器器件的开关行为、迟滞、阈值和非线性。

•脉冲测试：施加具有指定幅度、宽度、周期和数量的电压或电流脉冲，并测量相应的电流或电压响应。绘制脉冲波形并分析忆阻器器件的瞬态和动态特性，例如开关时间、保持时间、耐久性和可变性。

•自定义脉冲测试：应用用户定义的具有可变幅度、宽度、周期和数量的脉冲序列，并测量相应的电流或电压响应。绘制脉冲波形并分析忆阻器器件的复杂和非线性行为，例如尖峰定时相关可塑性、学习、记忆和神经形态功能。

•阵列测试：将电压或电流信号的组合施加到忆阻器阵列的行和列上，并测量每个单元的输出电流。通用的阵列结构如Crossbar等。完成阵列中每个器件的训练，并完成一定的推理任务。同时验证矩阵并性能，例如网络的Sneak Path、串扰、均匀性和可扩展性。

•算法研究：特别针对于神经形态算法有别于卷积神经网络算法，面对不同的硬件阵列，需要提出统一的、兼容的算法模型并进行验证。

•灵活高效的集成不同的脉冲激励源：超快电脉冲、光脉冲、压力等，是将神经拟态计算进行的拓展，从“存算”延伸为“感存算”，测试的覆盖度增强，需要高效的兼容不同的外部刺激源到整个测试系统中。

阵列测试方案介绍

Tektronix/Keithley公司提供丰富的测试产品，在神经形态材料（铁电、自旋、有机、二维材料）和器件的科研中得到广泛的运用。而对于阵列测试的需求，目前业内鲜有专业的系统和软件。特别是由于材料、器件的不同、工艺的不同，阵列测试的方法尚未形成统一的方法，主要需要科研工作者自行集成和开发，一定程度上浪费了宝贵的科研资源。Tektronix/Keithley 提供一站式的解决方案，提供灵活的配置方式，提供一套通用的软件平台，并且可以根据特定的测试需求开发软件模块，真正的做到“交钥匙”方案。

DC测试

主要测试阵列中器件的I/V特性曲线，俗称“蝴蝶曲线”，在不同的条件下表征器件的具有“存储”的能力；根据器件的Ion/Ioff的特性和测试精度的要求，可以选择高精度1pA量程的4200A-SMU及高精度放大器 PA；100pA量程可选2600系列源表作为测试主要硬件；源表自身具有一定的脉冲能力，如果考虑到器件自热效应，并且脉宽要求低于100us，2600系列源表可以满足。

AC测试

神经形态计算天然是脉冲。用脉冲方式进行测试不仅可以消除自热效应，更重要的是可以模拟“突触”实际工作的脉冲刺激并测量其响应。因此绝大部分的阵列测试都在脉冲下进行。首先通过脉冲进行阵列中每个器件突触特性的刻画，得到阵列整体的突触特性，可以用于后期仿真算法的开发；进一步可以测量阵列中每个器件的脉冲I/V特性。由于脉冲宽度和幅度要求的不同，可以使用4200-PMU激励和测量脉宽最高到50ns的用例；使用AFG或者AWG，配合外部放大器可以实现50ns~100ps的脉冲激励，并且使用TIA或高灵敏度电流探头集成的方式实现脉冲电流的测量。

在Endurance或Retention测试中，由于是测量阵列长时间、多脉冲下的可靠性特性，往往对Read电流的精度要求很高，用于精准的描述阻变的动力学过程，因此会用到1pA量程下0.01fA分辨率的源表或更高精度的皮安表进行电流测试。因此脉冲电压Set/Reset激励和直流Read电流读取需要在同一个端口进行。4225-RPM是一款集成了电流放大、通道切换的模块，无需更换前端探针或连线可以轻松的实现不同类型信号的测试。

图4：4225-RPM内部结构，SMU和PMU复用一个输出

矩阵开关选择

图5：三端结构（例如：1T1R结构）。左端是仪器连接端，完成信号激励和测量；图中阵列的示意图，WL端可以有DC和AC的激励和测量。

矩阵开关的目的是寻址阵列中特定的器件，对其进行表征和测量的前置条件。引入矩阵开关可以大幅度降低测试的成本和复杂度，有助于标准化探针、探卡的结构，标准化测试流程，提高测试效率。在单独的DC测试中，如果选用2600系列源表作为主要测试机，可以配置3706系列的矩阵开关，漏流小于 100pA；如果选用4200A或者采用AC测试时，需要选择更低漏流、更大带宽、更小杂散电容的707B系列矩阵开关，漏流低于100fA，支持4225-PMU脉冲信号切换。

矩阵开关通道数的选择需要根据阵列规模M x N，以及器件端口数决定。下图是阵列测试组网示意图，仅表示一种通用的连接形式，具体配置请和Tektronix技术专家沟通。

图6：DC测试

图7：AC测试。脉冲Spike的参数化定义

软件功能

软件内置I/V扫描特性功能，在选通待定器件后，在矩阵中自动完成。考虑到Sneak Path的问题，可以通过三端的方式将待测器件“隔离”，或者定制特殊的算法。

软件内置标准突触特性测试，通过PMU进行Reset/Set以及循环，可以在脉冲后通过SMU进行Read操作，准确的测试阻变特性。

自定义波形

软件特别开发了脉冲调试功能，支持更加灵活的脉冲波形编辑和测量。可视化的界面中输入的时序参数立刻可以仿真出来，使用者可以避免制作错误的脉冲参数导致器件的损坏；将波形导入测试程序后，可以定制Read电流的时间和频次，从而快速反馈给用户进行脉冲波形参数的调优。真正做到“ 所见即所得” 。K-pulse编辑KSF波形，+measure的时序；实时debug。

图8：K-pulse可视化脉冲编辑和自定义Read电流设置。

图9：Endurance测试，对Reset和Set两种状态分别测试Endurance

阵列Endurance测试，通过 PMU循环进行Set/ Reset和Read的操作，严格的进行Endurance的测量。测量的时间和需要达到的Endurance的数量级成正比；例 如，MRAM Endurance测试循环在10¹⁵量级，如果采用100ns Set/Reset周期，一个测试循环大致500ns，所以总共测试时间为15年！解决方案有更换AFG/AWG加快Set/Reset的脉冲宽度，可以达到100ps级别（根据具体器件的响应时间决定）也可通过小规模的测试，对小样本下的Endurance进行外推，需要PMU有很高的Set/ Reset电压精度和稳定度以及SMU对Read电流的精度，有助于Endurance模型的准确度。

阵列Retention测试，涉及到长时间的周期或非周期的Read，timing参数和周期参数灵活多变。可以根据PMU和SMU的特性灵活调配Read的方式。

同样，对于神经突触的特性测试（STP、STD、LTP、LTD、STDP等）由 timing参数和周期参数多变，在软件提供标准的Pulse测试基础上，需要定制开发测试过程，以及最终的数据呈现方式。

工艺可靠性TDDB等，借助软件标准的测试库，可以灵活的扩展阵列可靠性的测试模块。

器件及阵列测试集成开发环境TMAS

为了降低神经形态器件和阵列测试的复杂度，手动测试对于精度的影响，以及提高测试效率和可重复性，Tektronix公司提供了统一的器件和阵列集成化测试平台TMAS套件，包含ACS-BASIC和器件阵列测试模块。

• 器件电特性参数表征

• 阵列训练及部分推理

• 开放式平台，Python 脚本直写定制测试模块

• 丰富灵活的数据处理

小结

对于Tektronix/Keithley神经形态阵列测试方案应该具有一下特点：

•测试解决方案应具有灵活性和可扩展性，以适应同的网络规模和设备架构，以及不同的测试功能和参数。

•测试解决方案应准确可靠，以捕获忆阻器器件的细微动态行为，例如纳秒级脉冲响应、亚皮安电流水平和随机开关现象。

•测试解决方案应高效且用户友好，以方便数据采集和分析，以及忆阻器器件和网络的优化和验证。

•易于开发新的测量技术和模块，以克服现有仪器的局限性。

未来希望能将测试解决方案与先进的建模和仿真工具集成，以在不同的抽象和复杂程度上对忆阻器器件和网络进行表征和评估， 探索 Memristor 器件和网络在神经形态计算中的潜在应用和优势，例如突触可塑性、学习和记忆过程的仿真，以及复杂认知功能和任务的实现。

了解泰克/吉时利更多半导体测试解决方案， https://www.tek.com.cn/solutions/industry/semiconductor-design-and-manuf...。

关于泰克科技

泰克公司总部位于美国俄勒冈州毕佛顿市，致力提供创新、精确、操作简便的测试、测量和监测解决方案，解决各种问题，释放洞察力，推动创新能力。70多年来，泰克一直走在数字时代前沿。欢迎加入我们的创新之旅，敬请登录：tek.com.cn

全球领先的嵌入式系统开发软件解决方案供应商IAR自豪地宣布，公司推出经TÜV SÜD认证的C-STAT静态分析工具，适用于最新发布的IAR Embedded Workbench for RISC-V V3.30.2功能安全版。经TÜV SÜD认证的C-STAT静态分析工具完全集成在IAR各种功能安全版本中，现在可用于Arm、RISC-V和Renesas RL78架构。

TÜV SÜD认证保证了IAR C-STAT静态分析工具符合严格的功能安全标准，该认证包括一份全面的安全指南和全新的IAR C-STAT静态分析合规报告，详细说明了所支持的标准和规则。

IAR首席技术官Anders Holmberg表示：“我们很高兴发布适用于最新IAR Embedded Workbench for RISC-V功能安全版且经TÜV SÜD认证的C-STAT静态分析工具。C-STAT支持Arm、RISC-V和Renesas RL78架构，可以加速多架构项目的代码质量自动化。TÜV SÜD认证确保C-STAT符合严格的安全标准，提供了关键的合规性和可靠性信息。通过将静态分析集成到CI工作流程中，我们更新的功能安全版本可以无缝地增强各种项目和架构的软件质量和安全性。”

更新后的IAR各种功能安全版本均集成了经TÜV SÜD认证的C-STAT静态分析工具，可以通过静态分析在开发过程的早期检测潜在错误和编码标准违规，从而提高软件质量和安全性，同时可确保合规性并节省宝贵的时间和资源。

最新的IAR Embedded Workbench for RISC-V功能安全版还增加了对新的RISC-V ISA扩展的支持，包括Zc（代码缩减）、Zk（加密）、Zfinx（整数寄存器中的浮点数）和CMO（缓存管理操作）。它具有自动压缩汇编器、优化的库函数和增强的代码生成能力，为开发人员提供了高效的软件开发工具。

IAR支持包括持续集成（CI）和自动化构建在内的现代开发实践，适用于Linux（Ubuntu与Red Hat）和Windows等平台，并且IAR工具链能够无缝集成到现有环境中。

自动化软件质量、功能安全和信息安全对于嵌入式软件至关重要。像C-STAT静态分析这样经过认证的工具能够帮助开发人员更快地交付更好的软件，并且确保合规性和系统完整性。选择经过认证的解决方案可以节省时间和成本，使开发人员能够专注于代码和应用功能。

欲了解关于C-STAT如何提升安全关键型应用的代码质量的更多信息，请访问IAR Functional Safety。

关于IAR

IAR为嵌入式开发提供世界领先的软件和服务，帮助世界各地的公司创造满足当前需求和未来趋势的创新产品。自1983年以来，IAR的嵌入式开发和嵌入式安全解决方案已在工业自动化、物联网、汽车和医疗等行业被用于100多万个嵌入式应用的开发中，保证了其质量、安全性、可靠性和效率。IAR支持来自70多家半导体合作伙伴的15000款芯片。IAR总部位于瑞典，并在世界各地设有销售分公司和支持办事处。在中国，IAR设立了经验丰富的应用工程师支持团队，向客户提供快速、专业、本地化的技术支持服务，持续为客户创造最大价值。更多信息，请访问：www.iar.com。