Sistemi Ate e IoT

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Quando furono rilasciati i primi frigoriferi ‘intelligenti’ all’inizio del 2000, ai consumatori non era ben chiaro il ruolo che avevano. Con la diffusione del termostato intelligente Nest, abbiamo assistito, però, a una vera e propria rivoluzione. La presenza dell’uomo non era più necessaria, perché il termostato imparava da solo quali erano le temperature desiderate, come rinfrescare o riscaldare velocemente l’abitazione. Inoltre, era già in grado di sincronizzare le sue operazioni meglio di quanto sarebbe riuscito a fare un uomo programmandolo. I consumatori hanno iniziato così a capire di cosa era capace un dispositivo intelligente. E, anche se la creazione di questi dispositivi è lasciata agli inventori e ai progettisti, che ne garantiscono un funzionamento sicuro e affidabile, soddisfare i requisiti di un modello aziendale così dirompente è compito degli ingegneri di test. Si potrebbe affermare che il termostato Nest abbia rappresentato la prima esemplificazione dell’obiettivo originale dell’Internet delle Cose e sappiamo tutti che non sarà l’ultima. Secondo Gartner presto sul pianeta ci saranno più dispositivi connessi che uomini, ed entro il 2022 ogni casa potrebbe contenere più di 500 dispositivi connessi. Anche se la società continua a raccogliere i frutti dei dispositivi connessi, permettendo all’uomo di pensare a cose più produttive dell’ottimizzazione dei termostati, i test automatizzati saranno costantemente messi alla prova affinché tengano il passo con le innovazioni in termini economici. I sistemi Ate (Automated test equipment) tradizionali sono stati ottimizzati per testare la tecnologia che ha sfruttato l’influenza della legge di Moore, soprattutto dal punto di vista digitale, incrementando il numero dei transistor, riducendo l’ingombro, con ottimi risultati. Negli ultimi decenni, però, un leggero cambiamento, apportato per integrare più tecnologia analogica nei circuiti, si è rivelato una sfida nell’ambito del test molto più della legge di Moore. Le innovazioni per l’IoT hanno costretto gli ingegneri di test a controllare i sistemi a segnale misto, che comprendono sia i segnali digitali, che i segnali analogici provenienti da sensori, antenne Rf e altro ancora, il tutto a volumi di consumo e prezzi più bassi possibile. I sistemi Ate tradizionali non sono all’altezza delle sfide future nell’ambito del test. Gli ingegneri di test hanno bisogno di sistemi Ate intelligenti per fronteggiare i dispositivi intelligenti dell’IoT.


Dalla caratterizzazione alla produzione
Ogni settimana è importante nel ciclo consueto di progettazione di 12 mesi di un circuito integrato. La correlazione dei dati diventa, quindi, un esercizio costoso per i test engineer che devono effettuare la correlazione dei dati a causa della natura spesso isolata delle prove di caratterizzazione e produzione, implementati in luoghi diversi, da team differenti e con configurazioni diverse. La caratterizzazione, generalmente, viene condotta in un laboratorio, utilizzando una serie di strumenti a funzionalità fisse, mentre il test di produzione consiste nell’utilizzo di una serie di strumenti per verificare la qualità dei prodotti finiti. Ogni configurazione dispone di più strumenti, provenienti da fornitori differenti, connettori e cavi diversi, di lunghezza variabile. Il risultato finale di queste combinazioni è una permutazione infinita di variabili, in grado di causare disallineamenti nelle misure, tra il test di caratterizzazione e produzione. Gli innovatori dell’IoT hanno tre opzioni per ridurre le variabili nell’equazione. In primo luogo, possono spostare il test di produzione nel laboratorio di caratterizzazione. Ciò richiede ulteriori investimenti di capitale in attrezzature più costose. In secondo luogo, possono portare la strumentazione nella linea di produzione per il collaudo, danneggiando, però, la trasmissione delle misure, che si traduce in colli di bottiglia nei test. L’ultima opzione è investire in una piattaforma Ate più intelligente, che fornisca ai test engineer la flessibilità per avere la stessa strumentazione in diversi ambiti, per la caratterizzazione e per i test di produzione. Anche se le preoccupazioni relative alla correlazione dei dati non vengono mai eliminate del tutto, gli ingegneri possono servirsi della modularità della piattaforma Ate per semplificare questo processo, dal momento che l’IoT riduce i tempi di commercializzazione e i costi dei test.

Quando il test si adatta al prodotto
Se l’obiettivo finale è rilevare, calcolare, comunicare e connettere ogni cosa, i dispositivi intelligenti realizzati per l’IoT devono evolversi a un ritmo estenuante. Secondo teardown.com, quando Samsung ha lanciato lo smartphone Galaxy S5 ha ridotto il costo dei test di 0,09 dollari rispetto all’S4, aggiungendo cinque nuovi sensori (umidità, infrarossi, prossimità/gesti, frequenza cardiaca e impronte digitali). Com’è possibile? Un approccio è quello di creare una strategia di test su standard aperti con la massima interoperabilità. Con un approccio modulare, basato su piattaforma nei confronti dei dispositivi di test intelligenti, gli ingegneri possono costruire un sistema partendo da strumenti commerciali per le esigenze iniziali. In questo modo, possono scegliere gli strumenti da una vasta gamma di fornitori specializzati, ma ciò richiede anche un’interoperabilità tra gli elementi della piattaforma e attribuisce grande importanza al software, la fonte massima di ‘intelligenza’ nella progettazione di sistemi di test. Con un approccio del genere, gli ingegneri possono aumentare le funzioni di un test aggiungendo moduli se necessario, evitando così gli elevati costi per il riattrezzamento dell’hardware o per la riscrittura dei livelli inferiori del software. Indipendentemente dall’approccio, i costi e i tempi di commercializzazione sono fattori determinanti nella scelta della piattaforma per il dispositivo di test nell’IoT. Alcune aziende, in particolare quelle che eseguono test sulla memoria e i microcontrollori, sono soddisfatte dai test con funzionalità fisse. Le aziende, invece, che fanno innovazione per incrementare le funzionalità dei propri dispositivi, necessitano di una piattaforma Ate più intelligente, capace cioè di adattarsi adeguatamente alle innovazioni.

Dispositivi di test con software a prova di futuro
Quando, di recente, la Federal Aviation Administration ha deciso di consentire ai passeggeri l’utilizzo di dispositivi elettronici portatili, purché in modalità aereo, non ha dovuto richiedere che il proprio telefonino fosse inviato al produttore per uno swap out dell’hardware (si è trattato di un aggiornamento software). Quando Tesla Motors ha scoperto che, a velocità più elevate, la macchina viaggiava un po’ troppo vicina al suolo, non ha attuato un richiamo del prodotto, ha inviato un aggiornamento del firmware over-the-air per rinforzare le sospensioni dell’auto a velocità più elevate. Una volta gli utenti erano costretti ad acquistare un nuovo dispositivo per ottenere nuove funzionalità. Smartphone, televisioni, computer e ora persino le automobili sfruttano la tecnologia del firmware riprogrammabile per ampliare o migliorare le funzioni dei dispositivi hardware dopo il primo rilascio. Il mercato continua a evolversi e ad aumentare in complessità. Saremo obbligati ad abbracciare il cambiamento e ad attendere l’inaspettato. Così come i dispositivi intelligenti accrescono la propria intelligenza mediante software aggiornabile, altrettanto dovrebbero fare gli strumenti di test. Grazie ai dispositivi di test definiti via software, le aziende possono investire in una piattaforma, in grado di soddisfare le sfide di test odierne, ma anche di adeguarsi a nuove esigenze, mitigando le spese di capitale. L’hardware modulare svolge, senza dubbio, un ruolo in questo caso, ma è il software a legare tutto insieme in un approccio Ate intelligente, basato su piattaforma. Ogni anno, un’azienda simile a Nest o Tesla rivoluzionerà un mercato e cambierà il modo in cui interagiamo (o non interagiamo) con un dispositivo. Ogni anno sarà creata una nuova tecnologia dotata di sensori, capace di intuire il mondo circostante. Ogni anno sarà definito un nuovo protocollo di comunicazione per inserire più dati in meno byte. E ogni anno saranno richiesti ingegneri di test per confermare che tutti questi nuovi dispositivi distribuiti nell’IoT funzionino in modo sicuro, affidabile e conveniente. Sempre più aziende adottano un approccio intelligente, basato su piattaforma nei propri dispositivi di test per far fronte a queste sfide. Dal momento che i costi e i tempi di commercializzazione si riducono di continuo, le aziende innovative non possono permettersi di avere dispositivi più intelligenti dei propri Ate.

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