关键任务系统,容不得一丝一毫的差池,必须以极致的可靠与高效,支撑每一次核心任务的落地。
当下,公共安全通信领域正经历一场深刻的变革。全球各国正逐步告别Tetra、P25等传统地面集群数字无线电系统,转向英国ESN、法国RRF等基于LTE技术的无线电系统。这一转型对定位与数据服务效能的提升,其革命性堪比2000年代的数字化浪潮。
如今,警员早已能实时掌握行动路线、快速获取关键情报,还能与指挥中心及地面其他资源实现无缝对接——这些在曾经看来遥不可及的功能,如今已成为常态。未来,借助智能手机内置的高级移动定位服务(Advanced Mobile Location)和高速数据链路,更精准的资源调配、实时视频直播等创新功能将全面落地,为公共安全筑起更坚实的防线。
但新技术的普及,往往伴随着新的挑战。随着系统复杂度的大幅提升,市场对关键任务设备的可靠性、可用性要求也水涨船高。这些设备不仅要做到开箱即用,更需在长期使用中持续稳定运行。这就要求我们构建从芯片到成品的全流程测试体系,不放过任何细微的间歇性故障与潜在隐患,确保设备在关键时刻绝对“不掉链”。
一、硅片阶段:源头把控,降低早期故障成本
LTE无线解决方案的核心,大概率是片上系统(SoC)。这与前几代关键任务电子设备形成了鲜明对比——早期芯片性能有限、应用场景单一,功能集成仅能停留在PCB(印刷电路板)层面。也正因此,硅片阶段的质量控制,变得比以往任何时候都更为关键。
在晶圆切割成单个芯片并完成键合前,我们可直接接触芯片测试焊盘,提前识别潜在问题。这一阶段早期发现故障,核心优势有两点:
• 易诊断、易改进:故障根源更易追溯与分析,便于快速采取针对性改进措施,从源头规避未来批量故障的发生;
• 成本更低:此阶段产品附加值较低,即便需要返工或报废不良部件,所产生的成本也远低于后续环节。
除了评估硅片(晶圆)及切割后单个芯片的基础性能,一系列后续增值测试同样不可或缺。其中,内存内置自测试(BIST)和JTAG符合性验证,直接决定了后续编程、调试及边界扫描测试的顺利推进,是硅片阶段测试的核心环节之一。
二、电路板阶段:突破测试瓶颈,筑牢设计根基
进入系统级设计阶段,核心SoC的附加值显著提升,故障检测的重要性也随之凸显——即便只是非持续性的间歇性故障,或是尚未引发核心问题的潜在故障,都可能在关键任务场景中造成严重后果。
现代印刷电路板(PCB)技术不断升级,高密度互连(HDI)、嵌入式元件、盲孔等技术的应用,让电子设备变得更紧凑、运行速度更快。但与此同时,这些技术也像芯片层面的SoC一样,极大地增加了测试接入的难度。
在关键任务领域,出于安全合规与产品知识产权保护的双重考量,企业往往更倾向于自主生产电子设备,而非外包给代工厂。这就要求企业必须在内部培养深厚的设计测试(DFT)专业能力,从设计源头保障产品可测试性。
值得庆幸的是,前期验证的核心功能,能为电路板测试体系提供重要支撑。通过USB控制器(如FTDI等品牌产品)或外接连接器接入JTAG,可实现三大核心功能:
• 芯片固件的全方位测试与调试;
• 下载定制化固件,在板卡上完成功能测试;
• 通过边界扫描控制直接驱动PCB引脚,精准测试周边器件的连接性与功能完整性。
三、装配阶段:平衡测试强度,规避过度损耗
随着产品逐步推进到制造后期,测试方案设计面临一个核心难题:如何避免“过度测试”。过度测试不仅无法保障产品质量,反而可能带来新的风险与成本压力。
具体来看,过度测试的隐患主要体现在两方面:
• 易造成器件损伤:测试过程往往无法完全复刻实际使用场景,极端测试程序可能通过热应力损坏组件;同时,频繁测试始终存在静电放电(ESD)损伤的风险,影响产品寿命;
• 推高生产成本与周期:在生产测试环节投入过多资金与时间,会直接拖慢生产线进度,增加在制品(WIP)成本,最终导致前期通过早发现故障节省的资金,被后期冗余成本抵消。
装配阶段的测试,核心价值在于首次实现子系统级的端到端测试,让测试场景更贴合设备实际使用情况。这一阶段的测试范围,通常涵盖人机界面(HMI,如键盘、屏幕、按钮)、电池及电池管理系统,以及通过射频和LTE技术实现的首次对外通信。而如何在覆盖这些核心功能需求的同时,规避上述损伤与过度测试风险,是装配阶段测试的核心课题。
四、产品阶段:末次把关,兼顾安全与运维效率
正如《软件工程经济学》作者巴里·W·博姆所言,当产品完成全部组装后,从关键任务产品制造的初始阶段开始,故障发现与修复的成本便呈指数级增长。
在现实场景中,关键任务产品往往要承受严苛的使用环境,而世界上没有任何软件或电子设备能做到绝对无误、100%可靠。因此,产品交付客户前的末次测试——EOL(End of Line)测试,就成为了发现缺陷的最后一道关键防线,其严格性不言而喻。
虽然此阶段发现缺陷后,返工成本较高,但相比直接丢弃成品,返工仍是更经济的选择。不过,在成品中开放物理测试通道,会暴露安全漏洞,导致诊断、维修和软件更新的连接受限。而新一代关键任务通信产品的核心优势的正在于此:依托LTE技术,无需物理连接即可实现诊断、维修与软件更新,从根本上保障设备安全。
这种无需送至维修中心、可远程实现的测试访问技术,将让关键任务产品的维护更快速、更经济,甚至可直接复用工厂原厂的功能与边界扫描测试解决方案,大幅提升设备恢复运行的效率。
五、核心原则:精准测试,而非全面覆盖
需要明确的是,增加测试工作量,并不等同于增加行政手续与成本。高效的测试,核心在于“精准”而非“无处不在”。在关键节点对核心部件开展针对性测试,既能确保系统在高压场景下稳定运行,又能最大限度控制测试成本,实现质量与效率的平衡。
随着现代系统复杂度持续攀升,潜在故障与间歇性故障的隐蔽性越来越强,仅依靠传统功能测试已难以满足关键任务场景的可靠性需求。唯有构建从芯片到现场的全周期测试方法,贯穿产品设计、制造、运维的每一个核心环节,才能为关键任务系统的稳定运行提供最坚实的保障,实现最佳的关键任务成果。
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