在當今科技飛速發(fā)展的時代，人工智能（AI）應(yīng)用呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢，其對高性能內(nèi)存，特別是高帶寬內(nèi)存（HBM）的需求也在持續(xù)增長。這一趨勢使得內(nèi)存芯片的設(shè)計變得愈發(fā)復(fù)雜，而自動測試設(shè)備（ATE）廠商作為驗證內(nèi)存芯片的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，正面臨著前所未有的壓力，需要不斷提升自身能力以適應(yīng)這一需求。

傳統(tǒng)上，在存儲器晶圓探針電源應(yīng)用中，PhotoMOS? 開關(guān)憑借其良好的低電容乘電阻（CxR）特性得到了廣泛應(yīng)用。低 CxR 有助于減少信號失真，改善開關(guān)關(guān)斷隔離度，同時實現(xiàn)更快的開關(guān)速度和更低的插入損耗。此外，PhotoMOS 開關(guān)的關(guān)斷電壓也較高。然而，它也存在一些局限性，主要體現(xiàn)在可靠性、可擴展性和導(dǎo)通速度方面。其中，導(dǎo)通速度較慢一直是客戶不滿的主要原因之一。

為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，ADI 公司開發(fā)出了新型開關(guān)來取代存儲器晶圓探針電源應(yīng)用中的 PhotoMOS。ADI 公司的 CMOS 開關(guān)非常適合 ATE 廠商的內(nèi)存晶圓探針電源測試。這些 CMOS 開關(guān)擁有快速導(dǎo)通和可擴展性等特性，能夠提升測試并行處理能力，從而更全面、更快速地測試內(nèi)存芯片。

在 ATE 設(shè)置中，開關(guān)起著至關(guān)重要的作用。它能夠?qū)⒍鄠€被測器件（DUT）連接到同一個測量儀器（如參數(shù)測量單元 PMU），或者將它們從測量儀器上斷開，以便執(zhí)行測試流程。具體而言，開關(guān)使得 PMU 能夠高效地向不同 DUT 施加特定電壓，并檢測這些 DUT 反饋的電流，從而簡化了測試流程。在需要同時或依次測試多個 DUT 的情況下，開關(guān)的作用更加顯著。通過使用開關(guān)，PMU 可以將電壓分配到多個 DUT，并檢測其電流，這不僅提高了測試效率，還大幅減少了每次測試之間重新配置測試裝置的麻煩。

從開關(guān)架構(gòu)來看，CMOS 開關(guān)和 PhotoMOS 開關(guān)存在明顯差異。當開關(guān)斷開時，對于 PhotoMOS 開關(guān)，關(guān)斷電容（COFF）位于漏極輸出引腳之間，且具有輸入到輸出電容（漏極電容），同時在其用于導(dǎo)通和關(guān)斷輸出 MOSFET 的發(fā)光二極管（LED）級也存在輸入電容；而對于 CMOS 開關(guān)，COFF 位于源極和漏極引腳之間，此外還有漏極對地電容（CD）和源極對地電容（CS），這些對地電容也是客戶在使用 CMOS 開關(guān)時經(jīng)常抱怨的問題。當任一開關(guān)使能時，輸入信號便可傳輸至輸出端，此時源極和漏極引腳之間存在導(dǎo)通電阻（RON）。了解這些架構(gòu)細節(jié)，有助于我們更輕松地分析評估研究中的電容、RON 和開關(guān)行為等性能指標，從而為特定應(yīng)用選擇正確的開關(guān)類型。

為了更好地對開關(guān)進行定性和定量評估，我們可以考察其在系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用中帶來的附加值。以 ADG1412 這款四通道單刀單擲（SPST）CMOS 開關(guān)為例，它擁有出色的特性，包括高功率處理能力、快速響應(yīng)時間、低導(dǎo)通電阻和低漏電流等。通過比較表 1 列出的重要指標，我們可以評估 CMOS 開關(guān)性能并打分，從而量化其相對于其他替代方案的優(yōu)勢。這有助于我們更深入地了解器件的信號切換效率，對于復(fù)雜或敏感的電子系統(tǒng)非常有幫助。

從開關(guān)的關(guān)斷隔離曲線來看，輸入信號在開關(guān)斷開時受到高度抑制（100 kHz 時為 - 80 dB），未到達輸出端。隨著頻率提高，PhotoMOS 的性能開始略高一籌，二者相差 - 10 dB。但對于圖 1 所示的開關(guān)應(yīng)用（直流（DC）切換），開關(guān)電容并不重要，重要的開關(guān)參數(shù)是低漏電流、高導(dǎo)通速度和低插入損耗。在插入損耗方面，圖 4 中的插入損耗曲線顯示，在 100 kHz 頻率下，PhotoMOS 開關(guān)的插入損耗為 - 0.8 dB，而 CMOS 開關(guān)的插入損耗僅為 - 0.3 dB，這進一步證實了 CMOS 開關(guān)具有較低的 RON（1.5 Ω）。

在開關(guān)導(dǎo)通時間方面，PhotoMOS 開關(guān)存在明顯的延遲，其導(dǎo)通速度較慢，這是由于 LED 輸入級的輸入電容以及內(nèi)部電路將電流轉(zhuǎn)換為驅(qū)動 MOSFET 柵極所需電壓的過程中產(chǎn)生的延遲造成的。導(dǎo)通速度慢一直是客戶不滿的主要原因，而且會影響系統(tǒng)整體應(yīng)用的速度和性能。相比之下，CMOS 開關(guān)的導(dǎo)通速度（100 ns）是 PhotoMOS 開關(guān)（200,000 ns）的 2000 倍，更能滿足系統(tǒng)應(yīng)用所需。

如果系統(tǒng)中使用的是 PhotoMOS 開關(guān)，并且遇到了測量精度不高、導(dǎo)通速度慢導(dǎo)致系統(tǒng)資源占用過多，以及難以提高通道密度等問題，那么升級到采用 CMOS 開關(guān)的方案將使開發(fā)變得非常簡單。圖 6 顯示了 PhotoMOS 開關(guān)與 CMOS 開關(guān)的連接點對應(yīng)關(guān)系，系統(tǒng)設(shè)計可以利用 CMOS 開關(guān)，以更低的成本實現(xiàn)更高的通道密度。

ADI 公司還提供了一系列能夠提高通道密度的開關(guān)產(chǎn)品，如 ADG2412、ADG6412、ADGS2414D 等。這些開關(guān)具有與 ADG1412 類似的性能優(yōu)勢，導(dǎo)通電阻更低（低至 0.5 Ω），而且成本比 PhotoMOS 開關(guān)還低。它們提供串行外設(shè)接口（SPI）和并行接口，方便與控制處理器連接。

產(chǎn)品	RON (Ω)	開關(guān)配置	1ku 標價 / 通道 ($)
ADG2412	0.5	四通道 SPST	非常有競爭力
ADG6412	0.5	四通道 SPST	非常有競爭力
ADGS2414D	0.56	SPI: 八通道 SPST	非常有競爭力