为可程式元件注入灵魂-IC 烧录器

2017-08-03 09:50:23 leap2012 111

为可程式元件注入灵魂-IC 烧录器

在可程式元件选择众多的今日,您可以轻易地将数佰万位元的程式和资料永久地保存在FLASH / EPROM中,或是将百来颗的传统数位元件塞进一个指甲般大小的CPLD / FPGA之中;也可以将整个微电脑化为一颗单晶片。只要研发工程师有创意就有可能在他的实验桌上,完成这件现今认为稀松平常的事。
 

回想在微处理器刚兴起的年代,只有部份的公司有能力去开光罩,订作一个MASK ROM或是一个ASIC,其中除了费用昂贵外,还要承受著很大的风险和不少的库存压力。
 

随著半导体厂商的推陈出新,陆续出现了可以由使用者程式化的元件,例如储存资料的非挥发性记忆体PROM、EPROM、EEPROM、FLASH EPROM…等等,容量由早期的几K bits到2002年可能供货的1 G bits。而早期只能用TTL来设计的数位电路也逐渐地被PLD所替代,由简单的PAL到现在百万GATE COUNT级CPLD / FPGA。再配和上IC烧录器厂商提供的工具日新月异,让“在桌上就可以定制IC”的美梦成真。

 

烧 录 器 的 分 类

烧录器依使用的需求,大概可以分为研发用和量产用两大类型,不同的使用目的也造就了不同的设计理念和特性, 分别叙述于下:

 

 

一. 研 究 发 展 用

 

依据可以处理元件的种类和功能,研发用的烧录器又可以细分为单一功能型和万用型。针对单一种元件提供简单功能的单一功能型烧录器,通常有使用简单价格低廉的优点,但同时也有著无法扩充,品质良莠不齐的问题。由于此类产品的技术门槛低,所以市场上充斥著各种选择,不管是专业的或玩票性质的供应商,只要价格便宜,就上的了货架。
 

如果说您只是为了单一的开发任务,只需用到EPROM、MCS-51或PIC等简单元件,又不希望不稳定,良率差耽误您的开发时程,专业烧录器制造商或是IC原厂授权生产的产品大概是您比较好的选择。

目前的主流产品,应该是万用型烧录器( Universal Programmer ),站在研发工程师的立场,可以应用在产品开发上的可程式元件何其多,同一个设计案中混用单晶片、FLASH 、EPROM、CPLD的机会比比皆是。

 

买一台透过软体升级,就可以支援数仟种IC的万用型烧录器,虽然售价贵了些,但长远来看是不错的选择。
 

对烧录器的制造商来说,万用型烧录器最主要的困难和挑战来至于半导体厂商的推陈出新,目前市面上烧录的元件大约在4000颗上下,每年又以300~500颗的速度在新陈代谢,这还不含上旧元件更新烧录演算法的数量,所以万用型烧录器的厂商就必需有一个庞大的研发团队,面对永无止尽的软体更新,不但速度要快,还要完全正确无误,否则很快就被淘汰出局,另外绝大部份的IC原厂也不会任由市场上良莠不齐的烧录器产生大量的不良,造成纠纷无法解决,所以只会对认证过的少数优良厂商提供IC样品和烧录演算法(Algorithm)。最后新进入的竞争者又必需面临一次支援4000种以上元件,其中所需要入的庞大人力和费用更令人望之却步。
 

此可知这项产品进入门槛之高,维系不坠之难,个中甜蜜辛酸点滴在制造厂商心中,也难怪这些年来欧洲, 美国, 日本 等先进国家的主要厂商都淡出了市场,大陆、韩国等又未出现大的竞争对手,在台湾的业者持续耕耘之下, 又造就了另一项世界第一( 预估出货数量超过50%以上的市场占有率 )。

 

 

 

 

二. 量 产 型

 

这一类的烧录器通常已经归属到生产设备的范畴,售价不是最大的考虑,良率、稳定、产能和服务才是重要的决定因素。影响元件烧录良率的要素有三:烧录器、IC的制程更动、操作人员;其中烧录器又占了最重的比重,只要设计良好,完全遵守IC厂商规范的Algorithm,并随时配合IC制造商的变更,在最短时间内让使用者能有最佳的烧录方法可用,再加上恰到好处的防呆设计,避免操作人员的疏失,如此才造就出了近乎完美的烧录良率。
 

而生产单位不比办公室,除了环境因素复杂之外,一天8小时甚至24小时的长时间使用,烧录器的稳定度就决定了您的生产线会不会断线。再者如果您是在烧录FLASH/EPROM或其它大容量的IC就要考虑到烧录器的产出率,在同样合乎IC的规范下快慢的差异可能达数倍之多,考量您的工时和整体产能,产出率也是一大重点。如果前面几点比较起来差异不大,那烧录器厂商的快速服务和永续经营就决定了一切,毕竟生产线不可能“停线待机”。
 

笔者个人浅见认为除了前述点外,一台可以不接电脑能独立运作、操作简单,又可以更换众多模组的量产烧录器才是您的上上之选。
 

量产用的烧录器早期几乎都是国外知名品牌的天下,高达几十万甚至佰万的售价更是国内厂商的一大负担,近年来由于国内供应商的努力和精进,物美价廉又高品质的量产烧录器,大量满足了国内的市场需求,对于台湾的PC产业能成为世界第一,也算小有供献。

 

 

 

別 忘 了,一 些 隐 藏 的 成 本 问 题?!

 

    在您衡量购入烧录器需要多少预算时,有些隐藏在背后的成本和可能遇上的麻烦也是您必需计算内的:

 

 

  1. 不良率所带来的直接金钱损失

    一般设计良好的烧录器,不良率大概是0.15 % 到0.3%,甚至可以用ppm来计算,有的烧录器却有可能失控到2% - 3%;其中的差异即代表著 - 您每处理一百颗IC即有两三颗不良和损坏。先不论每颗IC的单价是高是低,一段时日之后,也许您当初购买烧录器时所省下的金额又都倒贴回去,当然这都还未算入工时的增加,交期的延后……等等影响。

  2. 资料流失(Data Lose)所造成的梦靥

    当您烧录器烧好并判为PASS的IC,焊上了PCB,锁好了外殼,甚至出货到了客户手上,才发觉开不了机,功能不正常,几番波折后才发觉,原来是BIOS或单晶片内的程式及资料流失了!向客户道歉、回收不良品、扣货款,还造成了商誉受损!而生产单位和工程师又是一番惊天动地的开会检讨、忙乱和重新加工。

    这些情况并不是只出现在恶梦当中,而是时有所闻的事情。任何的问题防范于未然是最有智慧的,为了避免日后的恶梦成真,您在选购烧录器时就不能不更慎重了。

  3. 烧录器的SOCKET是消秏品

    烧录器都有SOCKET(或称TEXTOOL TM),用来置入待处理的元件,一般来说接触的磨损和机械性的疲乏,让SOCKET成了有使用寿命的秏材。 DIP包装的SOCKET大约是15,000到20,000次,PLCC, TSOP或QFP等更精细的SOCKET更只有10,000到15,000次的使用寿命;超过了使用次数后,良率就有可能降低,甚至会完全不能烧录,所以定期或定量更换SOCKET是必要的支出。

  4. 烧录器支援元件的数量和新元件的支援能量评估

    如果您是研发工程师,烧录器支援的元件种类和数量是您第一个要比较的条件,然而众多的IC包装(如DIP、PLCC、SOP、TSOP、VSOP、QFP、TQFP、μBGA……等)也是日后扩充时的一笔支出,有的烧录器因为不是真正的万用型, 光是配合PLCC包装的IC就有超过上百个的模组,以平均3,000~5,000元的单价来计算,可真是一笔不小的负担。所以有的厂商推出了真正的万用型烧录器,每一个Pin Drive都有Vcc,Vpp,GND,CLOCK和逻辑讯号, 才能在一个PLCC模组中就支援了所有的接脚型式(由20-84Pin, SOP模组是由8到44Pin), 虽然购入时较一般的烧录器为贵,但是长远来看,还是划算的。

    此外低耗电的IC,是目前的主流产品, 3.3V、3V、2.5V都己非特殊,1.8V的元件更是接踵而来,FLASH  EPROM、单晶片、CPLD都有这电源规格的编号,毕竟低电压带来的好处不只是省电、速度快、不发热,也是半导体制程改变中不得不的选择。
    所以烧录器不只是要能送出1.8V的电源给待测IC,逻辑讯号的准位如果不能随著调整,处理IC时就有可能造成Latch Up问题。 ( 注:当IC的输入接脚的电压低过GND或高过VCC时,就有可能产生瞬间的大电流,造成IC的特性改变或永久损坏 )

  5. 烧录元件的前置检查

    为了避免人为的疏失,在使用者将IC置入SOCKET时,烧录器应该可以对IC的每一个Pin进行接触检查,以排除元件放反、移位、或IC接脚数目不正确;通过接触检查后再辨认元件的ID Code以确认IC厂牌及型号无误。只有通过严密的前置检查,烧录器才可以送出电源和讯号开始处理IC, 这点对于越来越精密的SMD元件非常的重要。

 

 

结 论

  
 更快的速度,更大的容量,更精密的包装,更多的接脚,更低的操作电压,半导产业的一日千里,带来了快速而巨大的改变,您除了随时吸收新讯息,研发出更好的产品,生产更多更有价值的商品外,您所选择的IC烧录器,是否也能跟随您的脚步大步向前,助您一臂之力?还是延宕您的工作,造成时间和金钱的损失呢? 相信这点值得所有的烧录器制造商和使用者的您细加思量。

 

 

 

   笔者任职于 力浦电子

 

 

 

 

力浦电子成立30年,致力于研发、设计、製造、编程器、烧录器、自动烧录机、单片机、IC烧录器、IC编程器。原厂直销,

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