Eles, la rivoluzione nei test dei semiconduttori

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di Stefano Fossati 27 Agosto 2019 | 10:30

A cura di Michelangelo Massara, PWA – Private Wealth Advisory

Eles Semiconductor, fondata nel 1988 da Antonio Zaffarami a Todi (Perugia) è la classica PMI innovativa italiana tascabile che ha saputo integrare la sua esperienza e know how di oltre 30 anni nel test dei semiconduttori, maturata attraverso un lavoro costante e diretto con i clienti, con la ricerca e l’innovazione, diventando leader mondiale nella produzione di apparecchiature per il test e il controllo dell’affidabilità dei semiconduttori e microprocessori, con specializzazione nei mercati aerospace & defence, automotive e consumer electronics, arrivando a generare oltre l’80% del proprio fatturato all’estero.

Per cercare di capire nella maniera più semplice possibile, l’importanza del processo innovativo che ha permesso a Eles di diventare leader mondiale nel suo comparto, soffermiamoci a pensare alla quantità di dispositivi elettronici che utilizziamo ogni giorno, alla loro connettività e alla nostra dipendenza da loro.

Ogni dispositivo contiene semiconduttori, microprocessori e circuiti elettronici sempre più complessi il cui corretto e continuativo funzionamento deve essere assicurato da test di affidabilità. Fino a oggi i test si dividevano principalmente in due macro aree e venivano fatti con macchinari differenti.
Test affidabilistico: uno stress test non automatizzato effettuato solitamente in fase di progettazione e finalizzato ad individuare ed eliminare direttamente in fase di produzione la “mortalità infantile” del singolo cip/semiconduttore. In tale contesto, il cosiddetto test Burn-in (riability test equipment) rappresenta circa l’80%.
Test finale su ATE (automated test equipment): un test automatizzato (molto più costoso) sul microprocessore completo sottoposto ad alcune prove di sollecitazione specifici.

Il processo di test attualmente utilizzato dalla maggior parte di produttori di chip a semiconduttore, presenta i seguenti limiti: il costo del test spesso supera il costo della produzione del dispositivo a semiconduttore, l’affidabilità ottenibile dal processo (soprattutto per i guasti da intermittenza) è inferiore a quella richiesta dalla maggior parte delle applicazioni e l’attuale approccio al test presenta una eccessiva complessità e una carenza nella tempistica di intervento, limitandone la produttività e di conseguenza il time to market.

La risultante dei test sopra elencati fornisce inoltre una tolleranza di difettosità pari a 1 ppm, ossia quanti dispositivi finali potrebbero risultare difettosi ogni milione di semiconduttori utilizzati (se per esempio utilizziamo 7mila semiconduttori per ogni auto e produciamo 4mila auto al giorno, un ppm di 1 vuol dire potenzialmente 28 auto difettose su 4mila prodotte giornalmente).

Eles ha dedicato molta attenzione alla risoluzione dei difetti e dei limiti sopra esposti ed è stata in grado di creare, attraverso i continui studi in ricerca &sviluppo, un “approccio” totalmente innovativo e sotto certi aspetti rivoluzionario sull’affidabilità con il suo sistema R.E.T.E. (reliability Embedded Test Engineering).

Utilizzando un approccio al test innovativo Eles ha messo a punto il processo TDBI (test during burn-in) che permette di effettuare il test ATE durante la fase di burn-in su una sola piattaforma; tale practice consente di effettuare delle prove di test e di stress test (sia termici che elettrici) nelle fasi di progettazione e produzione del semiconduttore, verificandone la mortalità e il funzionamento, ottenendo: forte riduzione del costo del macchinario per il test (1 macchina anziché 2), maggiore velocità delle prove, maggiore affidabilità, una riduzione della tempistica di controllo, possibilità di intervento diretto (miglioramento) e, soprattutto, utilizzando il know how della propria libreria, raggiungere l’ambizioso obbiettivo di produzione con difetti prossimi allo zero (ppm inferiore allo 0,1).

Si pensi alle prestazioni ed all’affidabilità che viene richiesta oggi ai microprocessori definiti “mission–critical” e ancor di più a quelli di domani:
smart data (telecomunicazioni 5G, blockchain, quantum computing, intelligenza artificiale etc…);
smart trasportation (veicoli a guida automatica, droni, guida assisitita etc…);
smart medtech (biometrica, digital health, monitoraggio e intervento a distanza, crispr etc…);
smart manufacturing (stampanti 3D, industria 4.0, configurazioni in realtime, IIoT, robotica etc…);
IoT (smart city, gaming, Gps, assistenza vocale,wearables etc…).
A chi produce tali microprocessori verrà chiesto di rispettare elevati standard qualitativi ma, soprattutto, “zero difetti”.

Eles nel corso del 2019 ha sviluppato ulteriormente il campo di applicazione di R.E.T.E. annunciando al mercato una serie di innovazioni e brevetti rivoluzionari nell’utilizzo della sua offerta: qualifica del TDBI anche sui dispositivi smart power e test qualitativi su microprocessori automotive e mission critical con risparmi di costo superiori al 70%; soluzione unica al mondo brevettata (liquid cooling) per test termici da 10 a 1000 W.

La domanda a questo punto non è quanto il mercato dei semiconduttori potrà dare a Eles, ma quale incremento esponenziale e spinta Eles sarà in grado di fornire al futuro sviluppo dei semiconduttori “mission critical” attraverso una diminuzione sostanziale dei costi (70%) e degli errori (ppmi inferiore a 0,1).

Le performance di Eles a Piazza Affari negli ultimi 12 mesi

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