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技术大牛详解:测试工程师的职业之路

技术从未如此激动人心,只要我们继续追寻更好的想法和创新,技术将能进一步改善我们的生活。我们一直密切关注着市场上那些设计新颖而又能迎合多种需求的产品,例如智能手机、微型无人机、摄像机以及一些令人眼前一亮的“新潮”产品。很多人可能没有意识到,每一款产品背后的生产流程是多么的关键,因为产品的可用性和功能性必须能够达到预期目标。

而且在每一步生产过程中,测试工程师都付出了艰辛和心血。 

现在,整个行业都缺乏合格的测试工程师。但是,这又和工程专业应届毕业生的过剩产生矛盾。许多人并没有选择成为测试工程师,他们对测试行业蕴涵的巨大发展机会浑然不觉。

每件产品在每一个生产阶段都要经历多个步骤,覆盖从原型设计到新产品引入和批量制造(参见图 1)。 

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图中文字中英对照

Test Development Engineer (Programming House)
测试开发工程师(编程)

Test Application Engineer (Test Equipment Vendor)
测试应用工程师(测试设备厂商)

Structural Test Engineer 
(OEM)结构测试工程师(OEM)

Functional Test Engineer 
(OEM)功能测试工程师(OEM)

Prototype
原型

Production
生产

NPI Test Engineer (CM)
NPI 测试工程师(CM)

Test Debug Engineer (CM)
测试调试工程师(CM)

Structural Test Engineer (CM)
结构测试工程师(CM)

Functional Test Engineer (CM)
功能测试工程师(CM)

Test Development Engineer (CM)
测试开发工程师(CM)

如何成为一名测试工程师

那么,应届毕业生如何才能成为一名测试工程师呢?假设您现在是一名新鲜出炉的电子工程专业毕业生,正在寻找一份工作。您通过搜索引擎来查找有招聘意向的大型电子公司,无意中看到了一个测试工程师的职位空缺。您认为这个职位描述听上去很有趣。应聘者不仅有机会去外地出差和学习新技术,而且还能够与其他专业人士密切合作,比如在不同时区工作的设计工程师、经理和其他测试工程师。但是,您也可能注意到有一些技术领域是您不熟悉的,因为您当初在专业课上并没有接触过这些。现在我们来探讨一下这些技术。

在线测试(ICT)系统

在线测试(ICT)是一种用于印刷电路板组件(PCBA)制造的常见测试方法,因为它能够立即发现生产故障,包括 PCBA 中的开路、短路、组件数值错误、组件故障等。ICT 是伴随着在二十世纪八十年代初蓬勃发展的电子设备制造业而兴起的一种技术,ICT 经历了多次更新换代,旨在跟上当前技术的发展。图 2 显示了部分在电子行业大批量生产中使用的典型 ICT 系统。

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图 2 – 在线测试(ICT)设备

下面列出了 ICT 系统可以运行的部分测试(参见图 2 所示的典型 ICT 系统),它们是在电子设备制造过程中测试印刷电路板组件(PCBA)。 

短路和开路:使用不加电测试方法测试在印刷电路板组件(PCBA)中的意外短路和开路。
模拟在线测试:使用不加电测试方法测量模拟器件的数值,例如电阻器和电容器。
非矢量测试 EP(VTEP):使用不加电测试方法测试器件上的每个引脚到电路板之间的连通性。系统使用 VTEP 硬件来测量器件某个引脚和 VTEP 探头之间的电容,以确定两者的连通性。
模拟功能:使用加电测试方法在器件或被测电路上施加一个激励并测量它的响应。 
混合测试:使用加电测试方法在器件或电路上应用模拟功能和数字测试方法。
数字在线测试:使用加电测试方法在器件上施加一个矢量码型并测试预期输出。
数字在线测试技术也可以用于器件编程,例如 Flash 和 PLD。 
LED 测试:在线测试提供出色的测试吞吐量,可用于测量 LED 颜色和亮度。测得的结果分别用毫微米和 μW/cm2 表示,精度可达 ±3 nm 和 ± 10%。

ICT 应用软件可以安装在 Windows 或 Mac 操作系统中。图 3 显示了应用软件的典型图形用户界面,测试工程师通过这个界面来开发测试程序并在 ICT 系统中运行。 

图 3 – ICT 软件界面

图 3 – ICT 软件界面

边界扫描

联合测试行为组织(JTAG)是由几家有共同利益的制造商发起、于 1990 年被 IEEE 批准为 IEEE1149.1 标准。这就是边界扫描也被称为 JTAG 的原因。

边界扫描更多地与测试技术挂钩,允许测试集成电路之间的互连。测试的主要目的是发现短路和/或开路缺陷,利用安插在集成电路每个引脚上的边界扫描单元技术来完成。这些边界扫描单元可以是输入单元、输出单元或双向单元。通过在引脚上驱动和/或接收信号并使用独特的码型生成算法,用户能够找出缺陷的位置。

JTAG 经过几十年的努力和创新,在 IEEE 1149.1 标准的基础上衍生出了不少新的解决方案。覆盖扩展技术(CET)就是其中一种,该技术使用电容感应板来选取激励信号以驱动边界扫描器件。另一项创新是使用硅钉(Silicon Nails)来测试非边界扫描器件。其他的创新包括支持高速差分信号测试的 IEEE 1149.6 标准等等。图 4 显示的是一个典型边界扫描系统,该系统仅需要四个强制测试存取端口(TAP)信号即可测试组件互连并完成 PCBA 测试。 

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图 4 – 边界扫描系统

边界扫描系统提供一个软件界面(参见图 5),支持测试工程师创建适用于 PCBA 的测试程序。 

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图 5 – 边界扫描软件界面

图中文字中英对照

Process Outline
流程大纲
Guides user through test development and debug.
引导用户完成测试开发和调试。

Project Explorer
项目浏览器
Navigate to sections of the test at a click.
Click to select chain.
通过点击一个按钮就可以导航到相应的测试环节。
点击此处,选择链路。

Generate Multi-Chain
生成多链
Scan Path Linker combines chains at a click.
扫描路径链接器,通过点击一个按钮就可以合并多个链路。

Configure/Reconfigure Chain
配置/重新配置链路
Automatically sets up chains using board’s net information.
利用板上网络信息自动设置链路。
Graphical view of the selected chain.
选中的链路的视图。
Mouse over to retrieve the TAP information.
移动鼠标以便检索 TAP 信息。
All information of the devices in the chain at a glance.
可以纵览在链路上的器件的所有信息。

测试工程师的典型职位描述

针对 PCBA 开发和调试 ICT、边界扫描测试
与设计工程师和产品开发团队保持联系
记录在测试开发、调试和测试过程中出现的问题或故障
向产品开发团队提出可以改善可测试性设计(DFT)的建议。

测试工程师在哪里工作?

测试工程师就职于涉及电子产品开发和测试的企业,覆盖了网络通信、计算机服务器、智能手机、平板电脑、计算机主板、汽车电子设备等领域以及电子设备制造,例如合同电子制造商(CEM)和原始设计制造商(ODM)。

测试工程岗位非常具有挑战性也极具收获。虽然测试开发和调试过程是非常严格的,但是工作本身会给您带来很多发展的机会,例如:

第一时间了解尚未公开发布的最新电路板技术。
运用您从学校中学习到的基础电子电路学知识。
在您所创建的测试程序的调试过程中,分析组件故障根源。
借助其他电子仪器来解决令人头疼的故障,例如示波器、数字万用表、逻辑分析仪或其他仪器。
前往亚洲、欧洲和美洲的多个国家和城市,走访产品制造的不同工厂。 

经过努力的工作,当您看到先前测试的产品已经投放市场时,您深深地意识到自己也是产品开发产团队中的一员,此时您将会有一种满足感。这正是测试工程岗位的魅力所在。

内容为译稿, 原文作者:Jun Balangue (是德科技 Technical Marketing Engineer)