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Interview: 20 Jahre Boundary Scan

Wenzel_Thomas-Goepel21. April 2011 - Thomas Wenzel ist einer der Gründer und Geschäftsführer der GÖPEL electronic GmbH und befasst sich seit der Gründung des Unternehmens vor 20 Jahren mit dem Thema Boundary Scan. Bereits im ersten Jahr hat das Unternehmen ein Produkt für dieses Testverfahren vorgestellt und seither das Produktspektrum in diesem Bereich kontinuierlich ausgebaut. Laut einer Studie des Marktforschungsunternehmens Frost & Sullivan gehört das Unternehmen heute zu den weltweit führenden Anbietern von Boundary Scan Testlösungen.

 

AaT: Was hat sich bei Boundary Scan in den letzten 20 Jahren verändert?

Thomas Wenzel: Die Boundary Scan Initiative wurde um 1985 gestartet, um eine Ersatzlösung für den In-Circuit-Test zur Verfügung zu haben. Es war abzusehen, dass die Packungsdichte auf den Baugruppen immer weiter zunimmt und somit ein Zugriff über Nadeln bald nicht mehr möglich ist.

Die Grundidee des Boundary Scan war ein Instrument zu schaffen, das die Nachfolge des statischen digitalen In-Circuit-Tests übernimmt. Über die Zeit hat sich das dann aber in viel breiterer Form entwickelt. Früher war es als Technologie für den Test von Baugruppen bei eingeschränkten Zugriffsmöglichkeiten gedacht, heute ist es eine Trägertechnologie für viele andere Standards. Dies war eigentlich auch der Durchbruch für einen standardisierten Test und mittlerweile lässt sich dieses Verfahren, bzw. die Protokolle, auch für die Programmierung und Emulation nutzen. Die Einsatzbreite ist heute um ein Vielfaches größer und sprengt alle Dimensionen, die damals von den Vätern dieses Standards vorausgesehen wurde. Somit ist es für mich eine klassische Erfolgsgeschichte.

Es hat zwar sehr lange gedauert, aber wie wir hier auf den Boundary Scan Days 2011 sehen, ist das Interesse für diese Technologie riesig. Es ist mittlerweile eine im Markt etablierte Technologie und kein exotisches Verfahren mehr. Um 1990 haben sehr viele Leute gedacht, dass sich dieser Standard innerhalb von etwa drei bis vier Jahren am Markt etablieren wird. Dem war aber nicht so, sondern es hat rund 10 Jahre gedauert bis Boundary Scan akzeptiert wurde. Heute muss weniger darüber sprechen was Boundary Scan ist, sondern vielmehr zeigen was man noch damit alles machen kann. Das ist auch das Thema dieser Veranstaltung.

 

AaT: In der Anfangszeit hörte man immer das Argument es gäbe kaum Boundary Scan fähige Bauteile, so dass der Einsatz dieses Verfahren keinen Sinn macht. Wie steht Boundary Scan heute im Vergleich zu den anderen Testverfahren da? Ist dieses Verfahren immer noch für viele Anwender zu kompliziert?

Thomas Wenzel: Anfangs war man der Meinung, dass man nur dann vernünftig mit Boundary Scan testen kann, wenn alle Bauteile auf der Baugruppe dieses Verfahren unterstützen. Die ersten verfügbaren Bausteine waren Buffer von Texas Instruments, die um ein Vielfaches teurer waren als vergleichbare Komponenten ohne Boundary Scan Funktion. Das ist verständlich, denn der Buffer enthielt im Vergleich zur eigentlichen Funktion einen großen Overhead nur für die Boundary Scan Testfunktion. Wegen der anfänglichen Meinung, dass alle Komponenten auf der Baugruppe Boundary Scan enthalten müssen, die Bauelemente teurer sind und weil am Markt anfangs fast nur kleinere Bausteine mit Boundary Scan verfügbar waren, haben sich damals schon einige Vorbehalte in den Köpfen festgesetzt.

Boundary Scan ist heute hauptsächlich in komplexen Bausteinen enthalten. Für uns sind in dieser Hinsicht FPGAs sehr wichtig, da sich diese Technologie stark verbreitet und die Bauteile alle über Boundary Scan Funktionen verfügen. Dieses Interface wird hier auch zur Programmierung verwendet. Derselbe Standard lässt sich also für verschiedene Applikationen nutzen. Auch die meisten Prozessoren unterstützen heute Boundary Scan und nutzen das JTAG Interface zur Emulation. Dagegen haben wir schon lange keine scanfähigen Buffer mehr auf Kundeboards gesehen.

Die Tool-Hersteller, und dazu gehören wir ja auch, haben mittlerweile viel Intelligenz in ihre Tools integriert. Dadurch kann man, auch wenn nicht alle Bausteine auf der Baugruppe Boundary Scan unterstützen, große Teile der nicht scanfähigen Logik in den Test mit einbeziehen. Sogar die Fehlerabdeckung lässt sich berechnen, ohne dass jeder einzelne BausteinBoundary Scan unterstützen muss. Durch diese Beschränkung auf Boundary Scan fähige Inseln lässt sich kostengünstig eine höhere Fehlerabdeckung erreichen. Dieser so genannte Clustertest spielt heute eine große Rolle. Auch ein Speichertest oder eine Flashprogrammierung ist so möglich, obwohl Speicher typischerweise keine Boundary Scan Funktionen mehr integriert haben.

Somit ist Boundary Scan mittlerweile ganz anders angekommen als ursprünglich geplant. Aus unserer Sicht ist es mittlerweile ein ganz wichtiges elektrisches Testinstrument zu dem es eigentlich keine andere elektrische Alternative gibt. Meiner Meinung nach lassen sich elektrische Fehler eben nur mit elektrischen Testverfahren finden, während für Bestückungsfehler auch optische Verfahren oder eine Röntgeninspektion (AXI) geeignet sind. Wir versuchen daher immer die Lösung in der Kombination von verschiedenen Testverfahren zu suchen. Ein Mix von elektrischen Testverfahren und optischen Testverfahren, wie AOI und AXI, macht aus unserer Sicht sehr viel Sinn. Unsere optischen Systeme lassen sich daher auch mit Boundary Scan Testfunktionen ausstatten.

Ich denke es gibt heute keine Berührungsängste zu Boundary Scan mehr. Die frühere Meinung, dass Boundary Scan zu teuer ist, wird schon dadurch widerlegt, dass mittlerweile alle komplexen Bauelemente Boundary Scan standardmäßig enthalten. Wer diese Funktionen nicht nutzt ist selbst schuld. Vor allem bei FPGAs wird 1149.x fast immer auch für die In-System Konfigurierung benötigt, was automatisch zu einer Kombination aus Programmierung und Test über das gleiche Interface führt. Insofern gibt es kein Affinitätsproblem mehr sondern eher das Problem, dass nicht bekannt ist welche Testtiefe man mit Boundary Scan wirklich erreichen kann. Für den digitalen Bereich ist Boundary Scan unbedingt und dringend empfehlenswert, und ich denke das Preis-Leistungs-Verhältnis ist optimal. Aber es ist nicht die Technologie, die alle Fragen beantwortet.

Für den analogen Bereich wurde deshalb der analogen Boundary Scan Test (1149.4) entwickelt, in den große Hoffnungen gesetzt und viel Zeit investiert wurde. Leider hat sich das Verfahren bisher in der Praxis nicht durchgesetzt. Wir hoffen immer noch, dass es irgendwann kommt aber im Moment sehen wir nur ganz wenige Applikationen. Dieser analoge Test sollte analoge Bauteile, wie Widerstände und Kondensatoren, messbar machen und Analogpins testen . Das kann der digitale Boundary Scan Test nicht leisten, da gibt es eine Testlücke. Um eine hohe Testabdeckung erreichen zu können, sind daher noch weitere Testverfahren notwendig, sei es ein Flying Prober oder ein MDA. Beide benötigen aber letzten Endes doch Nadeln um testen zu können.

Auch die Komplexität ist heute kein Problem mehr, da abgestufte Systeme angeboten werden. Es gibt Low-Cost-Systeme bei denen der Anwender sehr viel selbst überlegen muss sowie mittlere und Highend-Systeme. Unsere Anwender erwarten von uns, dass wir sehr hoch automatisierte und intelligente Lösungen anbieten, die ihnen diese Problematik abnehmen. Wir haben eine Klientel die sehr komplexe Boards mit vielen Schaltungsknoten herstellt und die nicht die Zeit hat sich mit den Einzelheiten zu beschäftigen. Diese Kunden verlangen Tools mit höchster Qualität. Da zählen vor allem der Automatisierungsgrad und die Sicherheit in der Benutzung und genau da positionieren wir uns.

 

AaT: Wo sieht sich Göpel in diesem Boundary Scan Markt und welche Rolle spielt die Standardisierung?

Thomas Wenzel: Wir beschäftigen uns seit der Gründung unseres Unternehmens mit dem Thema Boundary Scan. Ich sehe die Standardisierung als einzige Möglichkeit, um ein stabiles Ökosystem aufzubauen. Kostengünstige Produkte sind nur möglich, wenn wir auf Standards setzen, einen hohen Wiederholungsgrad haben und diese Produkte auch an viele Leute verkaufen. Dabei spielt auch der Wettbewerb eine wichtige Rolle. Es gibt mittlerweile viele neue Mitbewerber im Boundary Scan Markt. Meiner Meinung nach ist das positiv, denn je mehr Leute sich mit diesen Standard befassen, dafür Marketing machen und andere von dieser Technologie überzeugen, desto mehr wird Boundary Scan auch von der breiten Masse adaptiert. Davon haben wir alle etwas. Der Markt ist mittlerweile so groß, dass wir uns da keine Sorgen machen müssen.

Wettbewerb tut uns allen gut und die Kunst besteht eigentlich nur darin seine Hausaufgaben zu machen, so dass man sich am Markt behaupten kann. Und da geben wir uns größte Mühe, auch durch gute Kundenkommunikation. Zudem nehmen wir auch jeden neuen Wettbewerber ernst. Wir analysieren wo unsere Wettbewerber und wo wir stehen, ob wir neue Hausaufgaben machen müssen und wo wir vielleicht noch Defizite haben. Es gibt etwa 3-4 Firmen die beherrschen etwa 80 % des Marktes und da gehören wir dazu. Laut einer Studie von Frost und Sullivan von 2010 haben wir weltweit einen Marktanteil von etwa 30 Prozent. Und in Europa sind wir mit über 50 Prozent Marktanteil die Nummer eins. Wir sind also in einem sehr stabilen Fahrwasser.

Selbst bei dem Einbruch im Test- und Messtechnik-Markt vor rund zwei Jahren ist unser Geschäftsbereich Boundary Scan um 2 Prozent gewachsen. Im Jahr 2010 hatten wir sogar ein Wachstum von über 20 Prozent und das ganze Unternehmen ist um 24 Prozent gewachsen. Ich denke wir haben unsere Hausaufgaben gemacht. Wir haben ja auch nicht nur Boundary Scan sondern wir bieten Lösungen an. Wir wollen mit den Kunden eine Lösungsdiskussion führen und möglichst auch Einfluss auf die Designqualität bekommen, ihnen also schon im Vorfeld helfen bestimmte Design-Regeln einzuhalten und dadurch Kosten zu sparen. Wir beraten unsere Kunden und liefern Lösungen aus einer Hand, die weit über das hinausgehen was andere machen. Bis hin zur Kombination mit anderen Testtechnologien, die wir eben auch gut integrieren können. Andere haben sich dagegen ausschließlich auf Boundary Scan spezialisiert. Für uns ist es wichtig, dass wir als Anbieter identifiziert werden der alles in Einklang bringen kann und zum Schluss für das Produkt die beste Lösung liefern kann. Und das macht auch unseren Erfolg aus.

 

AaT: Wie beteiligt sich Göpel an der Entwicklung von Standards?

Thomas Wenzel: Die Standardisierung erfolgt normalerweise im Rahmen von IEEE. Wir haben eine Niederlassung in den USA und unsere dortigen Mitarbeiter kommunizieren fast täglich mit den entsprechenden IEEE Komitees und Working Groups. Es gab noch nie so viele Standards wie heute, die Dichte dieser Standardisierung wird eher größer, was ich gut finde. Es ist aber auch eine Herausforderung, da jeder Standard nur gewisse Probleme adressiert, wobei die Kunden meist immer alles wollen. Viele Standards zeitgleich zu unterstützen kostet zudem sehr viel Geld. Wir müssen die Entwicklerteams synchronisieren und die Projekte mit den Kunden absprechen. Das ist nicht immer einfach.

Allein in den letzten fünf Jahren haben wir mehr als 10.000.000 € für die Entwicklung unserer Plattformen ausgegeben. Mit der neuen Scanflex Hardware und dem System Cascon auf der Software-Seite haben wir jetzt sehr schöne Grundlagenlösungen, die sich flexibel in alle Richtungen erweitern lassen. Zudem haben wir auch die Manpower sehr erweitert und neue Teams aufgebaut, wie zum Beispiel zum Thema Prozessoremulation. Stehen bleiben ist für uns Rückschritt. Wir müssen immer auf Augenhöhe mit der Entwicklung der Standards bleiben und engagieren uns daher auch bei der Standardisierung. Beispielsweise haben wir beim Standard IEEE1581, bei dem es um den Test des RAM-Accessgeht, mit Herrn Ehrenberg auch den Chairman gestellt. Dieser Standard wird demnächst freigegeben. Wir versuchen auch unseren Beitrag zu leisten, aber die Standardisierung ist schon eine Mammutarbeit.

 

AaT: Wo sehen Sie die Zukunft von Boundary Scan und wie wird es sich weiterentwickeln?

Thomas Wenzel: Bis heute gibt es keine Alternative zu Boundary Scan. Der klassische 1149.1 hat bewiesen, dass er die Probleme, die er lösen sollte auch gut lösen kann. Was sich abzeichnet ist, dass weitere Standards notwendig sind, 1149.6 war erst ein Anfang. Boundary Scan ist wichtig, wird aber nicht allein zum Erfolg führen. Daher haben wir uns auch mit anderen Themen beschäftigt, wie beispielsweise mit der Prozessoremulation. Hier haben wir völlig neue technologische Instrumente entwickelt und diese in unsere Plattform integriert, so dass die Tests synchron ablaufen können und eine gemeinsame Datenbasis nutzen. Viele unserer Mitbewerber arbeiten mit Patchwork-Lösungen und haben vieles hinzugekauft und anschließend integriert. Die Frage ist immer entwickelt man etwas selbst oder kauft man es zu. Wir haben uns ganz klar auf ein organisches Wachstum festgelegt. Wir wollen unsere Aktivitäten in Jena bündeln und unsere Plattformen in alle Richtungen offen halten. Auch wenn wir bei einigen Themen im Vergleich zu anderen erst spät eingestiegen sind, so haben wir es doch in relativ kurzer Zeit geschafft nicht nur mit den anderen Anbieter auf Augenhöhe zu sein, sondern uns ganz weit vorne zu positionieren.

Meiner Meinung nach wollen die Anwender nicht ein Sammelsurium von Instrumenten, sondern eine einzige Plattform mit der sich alles steuern lässt. Diese soll erweiterbar, modular und skalierbar in der Performance sein, so dass sich bei Bedarf jederzeit neue Bausteine hinzufügen lassen. Komplettpakete sind oftmals überdimensioniert und der Kunde bekommt etwas was er eigentlich gar nicht braucht und nicht bezahlen will. Will ein Kunde klein anfangen, dann sollte die Investition später nicht in Frage gestellt werden, nur weil ein neues Problem auftaucht. Ich denke das ist der Schlüssel zum Erfolg.

Wir legen auch sehr viel Wert auf die Kundenkommunikation. Zu unseren Boundary Scan Days 2011 sind fast 100 Teilnehmer gekommen und die wären nicht hier, wenn sie es nicht interessieren würde. Boundary Scan ist allerdings kein Selbstläufer, wir müssen ständig schauen was gebraucht wird, wie weit die Standards gehen und was sich nicht durch Standards abdecken lässt. Wenn die Kunden uns nach Lösungen fragen, müssen wir eben auch manchmal neue Wege beschreiten. Es bleibt jedenfalls spannend.

 

AaT: Vielen Dank für das Gespräch.

 

Das Gespräch führte Herbert Hönle am 06. April 2011 während der Boundary Scan Days 2011 in Jena.

 

 



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