Unsere Welt basiert auf Elektronik, von unseren Telefonen bis hin zu unseren Autos, und die Halbleiterbranche ist das Herzstück dieses digitalen Zeitalters. So wichtig sie auch ist, so befindet sich die Halbleiterbranche in einem frustrierenden Paradoxon –sie ist sowohl mit einem Mangel als auch mit einem Überangebot konfrontiert. In der umfassenden Studie „2023 Semiconductor Industry Outlook“ von Deloitte wird erläutert, dass digitale Transformation erforderlich ist, um makroökonomische Faktoren und Herausforderungen in der Branche zu bewältigen.
Angesichts der steigenden Produktkomplexität und der vielfältigen Herausforderungen, denen sich die Branche gegenübersieht, reichen herkömmliche Testmethoden nicht mehr aus. Automatisierung, ein wesentlicher Aspekt der digitalen Transformation, ist eine ausschlaggebende Lösung. Auch wenn die Automatisierung von Prozessen wie ein kleiner Schritt auf dem Weg zur digitalen Transformation erscheinen mag, kann sie einen großen Einfluss auf die Effizienz eines Unternehmens haben und die Markteinführungszeit verkürzen. Dieser Wandel ist von entscheidender Bedeutung, da die Branche mit globalen Herausforderungen und einer immer komplexer werdenden Produktentwicklung konfrontiert ist.
Das globale Halbleiterunternehmen NXP treibt Innovationen trotz des Stands der Branche voran. Sein Weg von konventionellen Methoden hin zur Nutzung fortgeschrittener automatisierter Systeme zeigt das enorme Potenzial der Integration von Technologien zur Verbesserung der Ergebnisse und zur Optimierung der Produktvalidierung. Wolfgang Rominger, Validierungsingenieur/-architekt bei NXP Austria, erzählt, wie das Unternehmen mithilfe der Automatisierung gewährleistet, dass seine Produkte strengen Tests unterzogen werden. So stellt es einwandfreie Qualität sicher, bevor die Produkte den Endnutzer erreichen.
Die Gewährleistung von Präzision, Effektivität und Zuverlässigkeit ist eine gewaltige Aufgabe, die noch komplexer geworden ist. Bei Produkten, die in Bezug auf Komplexität neue Dimensionen erreichen, wird die Abhängigkeit von singulärem Fachwissen zu einem veralteten Konzept. Es wird offensichtlich, dass Testingenieure nicht nur Anpassungen vornehmen, sondern auch Veränderungen vorantreiben müssen. Rominger und sein Team bei NXP wissen, wie sich die Implementierung von Best Practices zur Automatisierung und Standardisierung in Validierungslabors erheblich auf die Gesamtkosten und den Zeitrahmen eines Projekts auswirken kann. „Es hilft Testingenieuren, mit dem Tempo der Veränderungen Schritt zu halten und Prozesse vom Labor bis zur Produktion zu verbessern“, erklärt er.
NXP auf der NI Connect 2023: Wie NI-Lösungen zur Effizienzsteigerung beitragen.
Bei immer komplexer werdenden Produkten ist die Lösung nicht mehr bei einem einzelnen Ingenieur zu finden, sondern das gesamte System muss berücksichtigt werden. Obwohl viele Testleiter es gewohnt sind, ihre eigenen Lösungen zu entwickeln und manuelle Prozesse zu durchlaufen, ist der Status Quo nicht immer optimal. Es mag zwar komfortabel sein, Frameworks komplett neu zu erstellen; das birgt jedoch oft inhärente Fallstricke wie isolierte Workflows, deren Pflege viel Aufwand bedeutet. „Die große Herausforderung bei der Wartung solcher Software-Frameworks von Grund auf besteht darin, dass man dedizierte Ressourcen braucht, also Leute, die daran arbeiten, und dass man diese oft nicht hat, weil sie sich auf die Validierung konzentrieren müssen“, sagt Rominger. Ein team- und standortübergreifendes Framework für die Zusammenarbeit ermöglicht einen effizienteren, vernetzten Workflow.
Bei der Automatisierung geht es nicht nur darum, Kosteneinsparungen zu erzielen. Sie hat das Potenzial, das Wertangebot an den Kunden neu zu definieren, traditionelle Branchenpraktiken zu durchbrechen und den Weg für innovative Geschäftsmodelle zu ebnen. Da Unternehmen bestrebt sind, ihre Widerstandsfähigkeit zu erhöhen und Risiken zu reduzieren, ist die Automatisierung ein Eckpfeiler, um umsetzbare Erkenntnisse zu gewinnen.
Durch die Vermeidung manueller Prozesse zugunsten automatisierter, vernetzter Systeme können sich Ingenieure auf komplexe Aufgaben konzentrieren, die viele Ad-hoc-Systeme nicht bewältigen können. Dieser Schritt gewährleistet eine effizientere Nutzung ihrer Zeit und damit einhergehend eine erhebliche Einsparung bei den Arbeitskosten. „Das gesamte Ökosystem hilft uns, schneller voranzukommen, als wenn wir alles von Grund auf selbst entwickeln müssten“, sagt Rominger.
Durch die wertvolle Partnerschaft mit NI verfügen wir über die Tools, die wir brauchen, um schneller voranzukommen.
—Wolfgang Rominger, Validierungsingenieur/-architekt bei NXP Austria
Die Umstellung von manuellen Prozessen ermöglicht es den Teams, einen vernetzten Workflow einzuführen, der die Kommunikation optimiert und potenzielle Fehler reduziert. Eine einheitliche Plattform kann die Effizienz und Fähigkeiten eines Ingenieurteams grundlegend verändern.
Der Einsatz von NI-Systemen hat es NXP Austria ermöglicht, Kommunikationsprotokolle in eine einzige, leistungsstarke Plattform zu integrieren. Rominger erklärt: „Früher hatten wir mehrere Plattformen für die Kommunikation – SPI, SWD, I2C, UART – wie auch immer diese Kommunikationsprotokolle heißen. Wir haben diese in nur eine Plattform integriert, die sehr, sehr leistungsstark und für zukünftige Projekte erweiterbar ist. Es ist ein absoluter Wendepunkt, da es Validierungsingenieuren, aber auch Personen, die keine Validierungsingenieure sind, ermöglicht, mit dem zu testenden Gerät zu kommunizieren und es zu programmieren.“
Mit Tools wie der NI InstrumentStudioTM Software und dem Measurement Plug-In SDK erstellte NXP eine zentrale Bibliothek mit vertrauenswürdigen Messungen, die jedes Team wiederverwenden und weiterentwickeln kann. „Die Flexibilität ist einzigartig“, sagt Rominger. „Durch die Modularität der Plattform werden verschiedene Dinge miteinander verbunden und ich denke, das ist ein wesentlicher Vorteil – dass nicht nur NI-Tools integriert werden können, sondern auch andere.“ InstrumentStudio und das Measurement Plug-In SDK ermöglichen zusammen mit anderen Tools eine zentrale Bibliothek mit vertrauenswürdigen Messungen, die jedes Team weiterentwickeln kann. „Wir vermeiden zu viel redundanten Aufwand in Teams und müssen nicht ganz von vorn anfangen“, sagt Rominger. „Das erleichtert uns die Validierung eines Produkts und die Markteinführungszeiten sind kürzer.“ Die Interoperabilität von InstrumentStudio und anderen NI-Lösungen macht die Investition bei der Verwirklichung der Automatisierungsziele unschätzbar wertvoll. „Mit den Weiterentwicklungen von InstrumentStudio und der NI-PXI-Plattform verfügen wir über eine Reihe von Tools, mit denen wir die Erfahrung von Validierungsingenieuren bei der Entwicklung automatisierter Messungen reibungsloser und einfacher gestalten können, als wenn diese Tools nicht vorhanden wären“, erklärt er.
Durch die Entwicklung standardisierter, kollaborativer Prozesse werden nicht nur Ressourcen für Tests freigesetzt, sondern auch Fehler früher im Produktlebenszyklus erkannt. „Wir können unserem Konstruktionsteam frühzeitig Feedback geben, wenn es Dinge gibt, die behoben oder verbessert werden müssen“, erklärt Rominger. Dieser Ansatz stellt sicher, dass Feedback-Schleifen frühzeitig eingerichtet werden, sodass rechtzeitige Maßnahmen und Verbesserungen möglich sind. Rominger betont: „Bei jedem neuen Spin und neuen Produkt, das wir entwickeln, integrieren wir das, was wir in der vorherigen Testphase gelernt haben. Und das hilft uns, mit unseren Produkten schneller in Märkte vorzustoßen.“ Bei NXP nahm die Anzahl der Silizium-Spins ab. „Wir reduzieren die Anzahl der Spins auf vielleicht ein oder zwei – also fast genau beim ersten Mal – und das ist in Bezug auf Kosten und Markteinführungszeit ziemlich bedeutend“, fügt er hinzu.
NI bietet eine umfassende Suite von Tools für Halbleitervalidierungstests, die Unternehmen wie NXP zahlreiche Vorteile bieten. Rominger erklärt: „NI bietet uns die Tools, die wir brauchen, um bei der Entwicklung neuer automatisierter Messungen oder automatisierter Systeme erfolgreich zu sein und schneller voranzukommen.“ Eine gute Partnerschaft besteht jedoch nicht nur aus Tools. NI bringt neue Ideen und Tools ein und unterstützt den entscheidenden abteilungsübergreifenden Dialog, wodurch das Unternehmen als Ganzes gestärkt wird. „Wir führen mit NI viele Pilotprojekte zu neuen Technologien durch, um zu untersuchen und zu verstehen, wie wir diese zu unserem Vorteil nutzen können, um unsere Aufgaben schneller zu erledigen“, unterstreicht Rominger die Rolle von NI als vertrauenswürdiger Partner auf dem Weg der Halbleitervalidierung.
Die Entwicklung von Halbleitervalidierungstests von NXP in Zusammenarbeit mit NI unterstreicht die transformative Kraft von Automatisierung und Standardisierung. Durch den Einsatz fortgeschrittener Systeme erzielt NXP nicht nur Zeit- und Kosteneinsparungen, sondern stellt auch sicher, dass Produkte von höchster Qualität auf den Markt kommen. In einer Branche, die von Komplexität und schnellem Wandel geprägt ist, sind diese automatisierten Lösungen ein Signal für zukünftige Innovationen und Spitzenleistungen.
