テストエンジニア

テストエンジニアは、製造業や関連分野において、特定の製品をテストするための最適なプロセスを構築し、製品が適用可能な仕様を満たしていることを保証する専門家です。また、テストエンジニアは、適切なテストカバレッジを達成するために最適なテスト方法を決定する責任も負います。テストエンジニアは、製造、設計エンジニアリング、営業エンジニアリング、マーケティングの各部門間の連絡役を務めることも少なくありません。

テストエンジニアの専門知識

テストエンジニアの専門知識は、どのテストプロセスに精通しているかによって異なります（多くのテストエンジニアは、ICT、JTAG、AXIなどのPCBレベルのプロセスから、ボード機能テスト（BFTまたはFT）、バーンインテスト、システムレベルテスト（ST ）などのPCBAおよびシステムレベルのプロセスまで、幅広い知識を持っています） 。製造業[ 1 ]で使用されるテストエンジニアが必要とされるプロセスには、以下のようなものがあります。

設計段階からの早期プロジェクト関与

理想的には、テストエンジニアの製品への関与は、エンジニアリング設計プロセスのごく初期段階、すなわち要件エンジニアリング段階と設計エンジニアリング段階から始まるべきです。企業の文化によっては、これらの初期段階には、製品要件ドキュメント（PRD）とマーケティング要件ドキュメント（MRD）の作成が含まれる場合があります。これらは、新製品導入（NPI）における最も初期の作業の一部です。

テストエンジニアは、 NPIグループの一員として、あるいはNPIグループと連携することで、製品がテスト容易性と製造容易性の両方を考慮して設計されていることを確認します。つまり、製品が容易にテストおよび製造可能であることを確認することです。

製品のテスト可能性と製造可能性を確保するための一般的なルールを以下に示します。

  • 製品のラベル仕様と配置が適切であることを確認して、ユニットの追跡とプログラミングを可能にします。適切なラベル仕様を実装することで、正しい情報がテスト対象ユニット（UUT）（DUTまたはテスト対象デバイスと呼ばれることもあります）に正しくプログラムされます。これを実現するために、テストエンジニアはラベルの位置を厳密に管理し、すべてのラベルが読み取り可能かつスキャン可能であるようにすることで、ユニットに情報を手動で入力する必要がなくなります。テスト中に識別コードを部品に自動的に配置し、後の処理ステップで検証できるようにすることで、このようなエラーを最小限に抑えることができます。手動で入力すると、人為的なエラーによって不正確な情報がプログラムされるという問題が発生する可能性があります。また、PRD設計段階でテストエンジニアの意見が反映されない場合、PCBのシルクスクリーン設計を担当するハードウェアエンジニアが、ラベルを取り付け可能なボードの下に配置してしまうことがあります。その結果、ラベルが無効になってしまう可能性があります（例えば、マザーボード/ドーターボード設計やプラグ可能なモジュールを備えたボードでは、ラベルはメインボード上では単体で表示されますが、統合が必要な他のボードによって遮られてしまう可能性があります）。こうした情報は、多くの場合、PRDとMRDの両方に記載されています。
  • コンソール/シリアルポートを含む、UUT のテストとデバッグに必要なすべてのコンポーネントが、製造プロセスの初期段階から最後の段階、多くの場合は最終的な品質監査/保証( FQA ) プロセスに至るまで、すべてアクセス可能であることを確認します。これには、ユニットがトラブルシューティングや修理のために顧客から返却された後でも、これらのコンポーネントが利用可能であることを確認することも含まれます。このガイドラインに従うことで、チームは、ユニットにエラーを導入する可能性のあるコンポーネントにアクセスするためだけに UUT を不必要に開くことを排除します (カバーを開けたりスライドさせたりするときにコンデンサや抵抗を落としたり、開いた後に PCBA 内にツールを落としたり、製造プロセス フローの継続のためにユニットを閉じる前に他のケーブルを再接続するのを忘れたりなど)。
  • ユニットのテストに必要なすべてのコンポーネントが最終製品のコストマトリックスに含まれていることを確認します。これらのコンポーネントには、UUTとの通信に使用するUART/RS232チップ、ファームウェアのアップグレードに使用するイーサネットポート、JTAGコネクタなどが含まれます。
  • 製品定義に基づいて、必要な製造テストプロセスを定義します。
  • 現在利用可能な試験装置が、提案された設計の試験に適切であることを確認します。新しい装置が必要な場合は、予算上の懸念事項が解決されており、新しい装置の設置と検証に十分なリードタイムが確保されています。また、新しい試験装置を導入する際には、試験装置のオペレーターと監督者へのトレーニングが必要になる場合があります。

上記の一般的なルールに従うことで、テスト エンジニアは、コストの増加や最終製品の開発遅延につながる将来の予期せぬ事態 (コンポーネントの追加、ボードの再レイアウトなど) を最小限に抑えることができます。

クロスプラットフォームチーム、ハードウェアおよびソフトウェアチームと連携

最終製品を納品するために、多くの場合、近道が取られます。こうした近道によって、製品の製造性とテスト性が複雑化し（情報の読み書きができない、プロセスからの逸脱が生じるなど）、製品の製造の複雑さに影響を及ぼします。この複雑さによって、製造のボトルネックが発生し、納期の遅延が発生します。

これを念頭に置いて、テストエンジニアは常に次のレビューにも関与します。

  • 回路図のレビュー - すべてのコンポーネントとデータ/電気パスがアクセス可能でテスト可能であることを確認する
  • 基板レイアウトの確認 - すべてのラベルと部品にアクセスできることを確認します。基板の端、カバー、可動部品などの近くに部品を配置しないでください。部品が基板から外れてしまう可能性が高くなります。
  • 電気仕様の確認 - あらゆるプロセスで必要なあらゆる器具でボードに必要な電力を供給できることを確認します (ICT 器具は外部電源なしでボードに適切な電力を供給できることを確認する必要があります。バーンインおよび ESS チャンバーは、多数の器具に必要な電圧と電流を供給でき、同時にチャンバーの仕様を変更せずに他の製品と混在させることができます)
  • 診断仕様のレビュー - 開発するテスト自動化ツールの簡素化のため、コマンド出力形式が遵守されていることを確認します。また、コマンド自体がすべてのコンポーネントのテストに使用できることを確認します。

収量維持

製品の歩留まりは、その寿命の中で非常に重要な役割を果たします。[ 2 ]製品には通常、エンジニアリング、初期生産（IP）、完全生産（FP）の3つの段階があります。

  • エンジニアリングの初期段階では、生産歩留まりは大きく変動します。製造プロセスはデバッグと最適化の段階にあります。ファウンドリーエンジニアは通常、工場と協力して製品の歩留まりを向上させます。多くの企業は、期待される歩留まりを達成するために、各プロセスに具体的な歩留まり目標を設定しています。
  • 製品の歩留まりが安定すると（通常80%）、テストエンジニアは製品をエンジニアリング段階から初期生産段階へと進める責任を負います。この期間中、テストエンジニアは一定期間にわたって生産歩留まりを監視し、テストプログラムの制限値を変更し、さらにはファウンドリエンジニアと協力して歩留まりをさらに向上させます。
  • 生産歩留まりが 90% を超えると、テスト エンジニアはこの製品のフル生産を開始し、生産歩留まりの監視と改善を継続できます。

さらに、歩留まりは、別のプロセスを導入する必要があるかどうかを示します（例えば、既存のプロセスでは特定のテストエラーを検出できないなど）。また、歩留まりは、既存のテストプロセスを段階的または時間的に短縮できるかどうか、あるいは完全に廃止できるかどうかの判断材料にもなります。例えば、ESSエラーを3時間目に検出できれば、テスト時間を通常の24時間から4時間に短縮できる可能性があります。また、あるプロセスが15ヶ月間一貫して100%の歩留まりを達成している場合、チームを結成してそのプロセスを完全に廃止することを決定することも可能です。

テスト自動化

テスト自動化とは、機械を用いて製品をテストするプロセスを自動化することを指します。製品によっては、ここで言う機械とは、自動試験装置（ATE） 、ハンドラー、インターフェースボード、そしてATEを駆動するテストプログラムの組み合わせを指す場合があります。例えば、 ICチップのテスト の場合がそうです。

テストの自動化はテストエンジニアの仕事の大きな部分を占めます。

テストを自動化する全体的な意図は次のとおりです。

  • 仕様と正しいタイミング内で実行されるテスト手順を強制します。
  • 手動のコマンドとデータ入力を排除します。
  • データ収集を自動化します。
  • テストプロセスフローを強制します。

全体として、これにより製造の信頼性[ 3 ]と最終工程での品質が向上し、顧客に出荷されるすべてのユニットが十分にテストされ、ストレスがかけられ、エラーが除去され、適切に構成されていることが保証されます。[ 4 ]

標準テスト文書の定義

以下は、テスト エンジニアが維持または定義するドキュメントの一部です。

契約製造業者

契約製造業者（CM）は、顧客にテストエンジニアを提供します。これらのテストエンジニアの役割は、顧客に提供するサポートのレベルによって異なります。「インタラクティブかつ第一レベルの防御」のみのサポートを提供する場合もあれば、部分的または根本的なソリューションを提供する場合もあります。

インタラクティブな第一レベルの防御サポートの提供

CM TEの通常の業務は、「インタラクティブかつ第一レベルの防御」のみのサポートを提供することです。CMテストエンジニアの典型的な職務は以下のとおりです。

  • 顧客側の提携テストエンジニアとテストソリューションを確認します。
  • インフラストラクチャが要件を満たしているかどうかを分析します (フロア/回線のセットアップ、ワークステーションやサーバーへのネットワーク アクセス、オペレーターの人員など)。
  • 顧客製品の技術に精通する。
  • 実際のテストを実行するオペレーターを管理、トレーニング、サポートできること。
  • 問題をデバッグして切り分けることができること。
  • パートナーにフィードバックするための情報を収集します。

テストラインに深く関わっているため、ラインを通過する製品を監視し、不合格となった基板を検査して、本当に不合格だったのか、それとも不適切なテスト設定が原因だったのかを判断します。こうした誤った不合格の例としては、以下のようなものがあります。

  • UUTと通信するためのケーブルを接続し忘れた（またはケーブルを置き忘れたり、緩めたりした）。これにより、UUTからの応答がない状態でテスト自動化がタイムアウトする原因となります。
  • UUTをネットワークインターフェース（イーサネットポート、光ポートなど）に接続してテストする際に、ループバックケーブルを接続し忘れました。これにより、トラフィックテストが失敗します。
  • 一部のテストプロセスがスキップされました。一部のテストプロセスでは、UUTにファームウェアをロードしたり、特定の状態（例えば、バーンインモードで実行できるように準備する）を設定したりするため、テスト自動化の開始時に、想定される既知の状態が満たされず、失敗します。
  • UUT のハードウェア/ソフトウェアの変更を必要とするいくつかの逸脱の実装を省略しました。
  • テスト自動化の開始時にユニットの電源をすぐに入れ忘れました。これは、このリストの最初の項目と同じ問題を引き起こします。
  • 他のテストフィクスチャコンポーネントを取り付けるのを忘れました。

部分的または根本的な解決策の提供

少数ですが、テストエンジニアリング業務を担当のCMにアウトソーシングすることを好む企業もあります。その場合、CMのTEは、テスト自動化ソリューション、テストフィクスチャの設計、歩留まり測定に加え、顧客向けの通常のインタラクティブな第一レベルの防御を提供することになります。

もちろん、テスト ソリューションを CM にアウトソーシングすることには長所と短所があります。

いくつかの利点は次のとおりです。

  • コストが安い。特にCMが労働力が最も少ない国に住んでいる場合。
  • 企業自体に、企業の要件に一致する TE がない場合、または見つけられない場合に役立ちます。

いくつかの欠点は次のとおりです。

  • 1人のCMに縛られてしまう。他のCMと情報を共有してくれるCMを見つけるのは困難です。
  • CM TE が製品設計の段階やフェーズに関与することはほとんどありません。
  • 時間的制約。製品の仕様はNPI（新製品投入）段階の終盤になって初めて渡されます。そのため、テストソリューションは急いで作成され、品質が損なわれることがよくあります。
  • 利益相反。企業は、将来的に雪だるま式に大きくなる可能性のある問題を監視するために、製品ラインを通過するあらゆるレベルの情報を把握する必要があります。しかし、CMはこのような詳細な情報を提供しておらず、その日の合格または不合格のユニット数のみを提供します。ユニットは合格するまでに5回も不合格になっている可能性があり、これはCPUや発振器などの製品コンポーネントのタイミングの問題に関連している可能性があります。CMが提供する初回合格歩留まりデータがよりクリーンであればあるほど、ユニットが組立ラインを通過した品質が高いことを意味します。つまり、CMは最終結果を初回合格歩留まりデータとして提供し、自社の品質の高さを反映させるように仕向けられるのです。

テスト手法（ICT、JTAGテスト、フライングプローブテスト、X線テストなどのPCBテストから、機能テストからFQAテストに至るまでのテスト自動化の記述を含むPCBAテストまで）のあらゆる側面を熟知したテストエンジニアを見つけるのは難しいため、企業は通常、不足しているテストピースの開発の一部をCMに外注します。例えば、社内のTEにICTフィクスチャに関する知識がない場合は、CMにICTテストソリューションの開発を依頼することになります。

参照

参考文献

  1. ^ "威尼斯欢乐娱人城2299-首页" . www.tcdmsecurity.com。 2008 年 9 月 25 日のオリジナルからアーカイブ。
  2. ^ 「シリコンテストと歩留まり分析 - ホワイトペーパー」 。2011年7月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  3. ^ "中国电子製造 EMAsia-China.com" .エマシアマグ.com。2012 年 2 月 17 日にオリジナルからアーカイブされました。2014 年 1 月 25 日に取得。
  4. ^ 「テスト自動化の費用便益分析」 StickyMinds. 2000年11月17日. 2014年1月25日閲覧。
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