Il fatto che la densità dei transistor raddoppi ogni 18 mesi ha favorito notevoli miglioramenti nelle prestazioni dei dispositivi elettronici. Questo è evidente non solo negli ultimi processori Intel i7 ma anche dalla riduzione delle dimensioni di una scheda da 64 GB, che adesso è grande quanto un francobollo. Questi miglioramenti tecnologici si traducono in enormi riduzioni di costo. Per esempio, gli schermi Lcd che prima costavano centinaia di euro adesso sono disponibili in formato cornice digitale a basso costo. La diffusione di dispositivi sempre più veloci, compatti ed economici ha portato all’esplosione di nuovi prodotti che combinano le funzionalità gadget come Gps, fotocamera digitale e telefono, in un unico strumento integrato. Inoltre, essendo strumenti definiti tramite software, è possibile scaricare delle app per personalizzare ciascun dispositivo in base ai propri bisogni. L’aumento di innovazione tecnologica porta con sè la necessità di testare ciascuna innovazione. Ad esempio, l’aggiunta di funzionalità wireless Lan su un prodotto di ultima generazione tipicamente richiede 50 nuovi test da eseguire nello stesso tempo dei test effettuali per i prodotti precedenti. Fortunatamente, la legge di Moore è applicabile anche per le piattaforme di test e la strumentazione modulare. Combinati con una soluzione definita da software, questi sistemi di test sono perfettamente in grado di tenere il passo con i nuovi sviluppi dei dispositivi da testare.
Dalla strumentazione rack-and-stack al Pxi
Per decenni, i sistemi di test automatizzati sono stati realizzati con gli stessi strumenti tradizionali da banco, posti in un rack e impilati uno sopra l’altro. Il rack è connesso tramite un’interfaccia di controllo strumenti a un computer, dove un programma software automatizza il sistema. Pur essendo funzionali, i sistemi rack ma non risultano conformi agli scopi prefissati. Gli strumenti tradizionali sono progettati per il banco, quando un ingegnere o un tecnico vuole testare o risolvere un problema su un dispositivo. In un rack, gli schermi, le manopole e i bottoni diventano spesso un spreco di spazio e denaro. Inoltre, questi strumenti non sono necessariamente progettati per effettuare misure ad alta velocità o trasferimento di dati per un uso automatizzato. Su un banco di progettazione 10 secondi per effettuare una misura possono sembrare un tempo irrilevante, che può però tradursi in centinaia di migliaia di dollari se diluito per migliaia di dispositivi in fase di test su una linea di produzione. Negli ultimi anni, il mercato ha raggiunto un punto di svolta nel test automatizzato e adesso ci si sta convertendo al Pxi. Ottimizzato per il test automatizzato, il Pxi fornisce una soluzione che risulta essere più veloce, compatta ed efficace rispetto alle opzioni rack-and-stack. Ad esempio, quando Harris RF Communications, un fornitore di radio multibanda tattiche per uso militare ha visto una crescita esponenziale della richiesta per la linea di radio ad alte prestazioni Falcon, l’azienda ha richiesto l’aggiornamento del programma di test che avrebbe aumentato il numero di radio testate. Harris ha scelto il software NI TestStand e l’hardware Pxi come base per il proprio sistema di test di ultima generazione. Tramite la piattaforma NI, Harris è stato in grado di aumentare il numero di radio testate e di ridurre il costo per ciascun test del 74%. Un recente sondaggio tra i test manager a livello globale conferma questo punto di svolta. Nel sondaggio oltre il 70 % dei test manager ha indicato l’utilizzo del Pxi come nucleo centrale di almeno uno dei propri sistemi di test. Questo dato è in contrasto con solo il 30% dei test manager che continuerebbe a utilizzare la strumentazione rack-and-stack nei propri sistemi di test. I produttori di strumenti tradizionali stanno facendo grandi investimenti sulla piattaforma Pxi. Ad esempio, Agilent ha annunciato il proprio impegno verso la piattaforma Pxi lo scorso settembre con il lancio di oltre 40 moduli Pxi. Agilent si unisce a un gruppo composto da oltre 60 produttori della Pxi Systems Alliance, un consorzio industriale che promuove e mantiene lo standard Pxi e continua a investire in questo standard aperto e multiproduttore.
La legge di Moore porta il Pxi nel futuro
Grazie alla tecnologia commerciale, il Pxi beneficia abbondantemente della legge di Moore. Con transistor 2000 volte più piccoli di quelli creati 20 anni fa, NI fornisce strumentazione RF ad alte prestazioni in un formato compatto 3 U che risulta 10 volte inferiore rispetto allo strumento box. Questo si traduce in un minore spazio nel rack e di conseguenza un minor peso e consumo di energia. Quando Analog Devices è passata dagli strumenti tradizionali Ate (Automated Test Equipment) al Pxi per testare i propri microfoni Mems, l’azienda ha ridotto il peso dei propri sistemi di test del 66% e il consumo del 16%. La sola spedizione del container con il sistema Ate precedente costava molto di più del nuovo sistema Pxi. Gli effetti della legge di Moore impattano anche nella funzionalità di elaborazione del Pxi. Con un’architettura basata su un controller modulare, è possibile aggiungere ulteriori capacità di elaborazione cambiando semplicemente il controller e mantenendo lo stesso chassis e strumentazione. Per ottimizzare le prestazioni, è stato possibile sostituire un sistema realizzato nel 2001 dotato di un sistema da 2.5 Gflops con un controller equipaggiato con l’ultimo processore Intel core i7 a oltre 35 Gflops. Disporre di capacità di elaborazione avanzata è importante in applicazioni ad alto potenziale di calcolo come l’analisi e l’elaborazione di segnali RF. Ad esempio, TriQuint Semiconductor ha sperimentato una riduzione di tempo da 6 a 14 volte nei tempi di test di Gsm, Edge e Wcdma durante la caratterizzazione dei propri amplificatori di potenza, passando da uno strumento da banco tradizionale a un sistema basato su Pxi. Grazie alla strumentazione modulare Pxi, l’azienda ha ridotto la caratterizzazione di nuove parti da due settimane a un giorno. Oltre a fornire una soluzione compatta e veloce, Pxi continua a battere i record su qualsiasi piattaforma. Il nuovo analizzatore di segnali vettoriali Pxie-5665 fornisce la migliori prestazioni RF incluso il miglior rumore di fase, accuratezza in ampiezza e gamma dinamica. Il Vsa raggiunge le migliori prestazioni consentendo una riduzione di costo del 40% in un decimo delle dimensioni rispetto alle soluzioni box. Un altro esempio di tecnologia leader di misura è il nuovo digitalizzatore Pxie-5186. Sviluppato da una collaborazione tra National Instruments e Tektronix, il Pxie-5186 è il digitalizzatore più performante del mercato, con un’ampiezza di banda di 5GB e una frequenza di campionamento di 12.5 GS/s.
L’evoluzione del software
Pur offrendo un’opzione più rapida, compatta ed efficace, il vero punto di forza del Pxi è rappresentato da una soluzione definita da software. Diversamente dagli strumenti tradizionali con funzionalità fisse già definite dai produttori, i sistemi di test Pxi sono definiti dal software che è scritto per ciascun dispositivo. Alla stregua di un utente che scarica le app per personalizzare il proprio smartphone, un ingegnere può personalizzare il proprio sistema per ciascun dispositivo da testare. Il software per i sistemi Pxi continua ad evolvere di pari passo alla complessità dei dispositive da testare. Nel test di dispositivi come un sistema Wlan su un chip, non si eseguono più un semplice test di stimolo e risposta per verificare i componenti. Invece, i sistemi di test spesso necessitano di una comunicazione tramite protocolli real-time quali I2C, Pci Express ed Spi per provare il dispositivo e sincronizzare la misura RF nel back end. Questo livello di complessità richiede nuovi livelli di astrazione del software per modellare, controllare e testare questi sistemi. Fortunatamente, strumenti quali il software di progettazione grafica LabView rendono possibile tutto questo. Lo stesso ambiente di progettazione grafica utilizzato per controllare gli strumenti box per 25 anni, fornisce ai test engineer la capacità di modellare complessi sistemi stimolo risposta, incluse intricate funzioni di temporizzazione e sincronizzazione. Inoltre, è possibile scaricare lo stesso codice direttamente su un chip Fpga accessibile all’utente sulla strumentazione Pxi per elaborazione del segnale inline, comunicazioni con protocolli custom e molto altro.
