ni.com

初めての自動計測「PXIシステムが現場を変える」
日本 NI
半導体業界アカウントマネージャ
テリトリーマネージャ

田中智大

阿部 敏朗

ni.com

日本NIについて生産性・イノベーション・発見を加速するシステムをエンジニアや科学者に提供する

社名 日本 NI所在地 東京都港区芝大門1-9-9 野村不動産芝大門ビル8F
代表者 代表取締役 コラーナ マンディップ シング
設立 1989年7月24日
営業所 東京・大阪
事業内容
米国ナショナルインスツルメンツ社製品である
コンピューターベース計測制御、データ収集
テストオートメーション用ソフトウエアとハードウエアの販売、マーケティング、技術サポート

社名 National Instruments Corporation
所在地 米国テキサス州オースティン
代表者 社長兼CEO Eric Starkloff
設立 1976年
株式公開
1995年3月より NASDAQに公開（NATI）
売上高 13億5000万USドル（2019年実績）
従業員 7,500人以上

40年以上にわたるエンジニアリングへの貢献
1977

計測器をミニコンピュータに接続するためのGPIBを開発

1986
LabVIEWによるコンピュータベース計測革命

1991

エコシステム強化のため
アライアンスパートナー
ネットワークを発足

2004

エンジニアや研究者によるFPGAのプログラミングが可能に

2013

ソフトウェア設計型計測器を開発

2020

1976
NI設立

1983

1987

1998

完全システムソリューション
計測器をIBM PCに接続する
高確度計測を実現するためのGPIBボードを開発 データ収集ソリューション で可能性を拡げるPXIを開発
をリリース

2006

計測確度を高める
CompactDAQを開発

2014

5Gシステムのプロトタイピングを主導

半導体

自動車

航空宇宙

NI がフォーカスする４つの事業

ポートフォリオ

NIのプラットフォーム

ni.com

各業界に共通してみられる様々なテスト課題

異分野技術の融合

低コスト化要求

急速な技術進化新たなテスト要件への対応
信頼性向上

低コスト化

上市までの期間の短縮

ni.com

電源管理ICを例にとると・・（PMIC）は単機能のコンバータから複雑化(モジュール化）
Control logic

Buck 1

Buck 2
Buck 3

Multiple Channel
Buck Converter

BuckDC rails

Single buckconverter
Host

USB2.0 &Side band use data

1990年代Multi-channel
PowerManagement Detection
LDO,
PD
PS Gate control Controlleand I-senser

Host interface

HS Mux

現在

USB Type C

Buck nni.com

テスト技術に要求されること■5G向けRF FEMテストの例（Qorvo社提供）■アナログ半導体の出荷数増大と価格下落■「自動テスト顧客諮問委員会」の調査結果（NI調査）
匿名アンケート: テストカバレッジは過去3年間でどれくらい増加していますか？
（有効回答数: 約20件、総列席者25名、内マネージャ職が35%、リーダ職が53%）

出典: The McClean Report 2018, IC Insights☛ より高い付加価値をつけて、より安い価格で• 2022年にかけて• プラス10％の成長率が期待される• 一方で、マイナス3%の製品価格下落が予想される生産現場では、テストスループットと テストカバレッジ への対応が要求されている

ni.com

NIのプラットフォーム

パートナー
1,000社以上のアライアンスパートナー
業界をリードするテクノロジパートナー

NIモジュール式ハードウェア

NIエコシステム

Support700人以上のフィールドエンジニア
700人以上のサポートエンジニア
世界各地に50を超える事業所

アドオン
400以上のソフトウェアアドオン
ツールネットワークで500万超のダウンロード

オープンコネクティビティ
10,000以上の計測器/デバイスドライバ
1,000以上のセンサ/モータドライバ

NIエコシステム

アカデミック
全世界で8,000を超える授業

生産性の高いNIの開発ソフトウェア

サードパーティハードウェア

コミュニティ
300,000人以上のオンラインメンバー
450以上のユーザグループ
9,000を超えるコードサンプル

サードパーティソフトウェア

NIのサービスとサポート

テストにおける代表的なNIソリューション
■計測業界標準のプログラミング言語

計測自動テストにおける開発環境調査（2015）

非プログラマである研究・設計者をターゲットにしたグラフィカルプログラミング言語（G言語）• 計測業界で最もポピュラーなプログラミング言語• グラフィカル言語で、構想を素早く実装ができる• 可読性がよいため、保守性に優れている

自動テスト分野においては、LabVIEWが標準ツールであるといえる。
計測機能 を ソフトウェア で自由にデザインできる環境によって、あらゆるテストニーズに対応ができる

ni.com半導体生産におけるNI製品の活用 ~NI PXI~

ni.com

既存所有テスターを活かしつつ、テストカバレッジを拡大する計算処理を担うPXIコントローラ
WindowsまたはリアルタイムOS、Intel Xeonプロセッサ、汎用I/O、ディスクストレージ各計測器間のタイミング・同期を司るPXIシャーシ
最大24 GB/秒のスループットに対応するPCI Express Gen 3、ナノ秒未満のタイミング同期、PXIモジュール間のP2Pデータストリーミング、タイミング信号共有

計測機能が凝集されたPXIモジュール
オシロスコープ、信号発生器、プログラマブル電源、スイッチ、DMM、RF信号発生器・アナライザ、SMU、データ収集

既存資産（保有テスタ）を活かしつつ、PXIを外部計測器として利用することで広範なテストカバレッジが得られる

ni.com

PXIを外部測定器として使う利点【ハードウェア面】•

スロット毎に追加可能な、業界最多ラインナップのIOモジュール•

シャーシ内外のサブシステム間で、業界最高クラスの時間・時刻同期性能•省スペース化•モジュール単位での機能のアップグレード(i.e. コントローラ）【運用面】•自動化ソフトと計測ハードを一括調達可能◆

ソフトウェア技術習得の短縮◆

早期の問題解決•

短い調達リードタイム(3~5週間）•

モジュール単位での校正が容易、国内校正に対応※1
サービスの充実：弊社倉庫にて校正済みモジュールの準備※2•※1一部対応していない製品もございます。
※2契約ベースのオプションとなります。

ni.com

Q1. そもそも、PXIって何？

ni.com

実績に裏付けられたPXIプラットフォーム


1997年に発表



60社以上のサプライヤ



2000以上のI/Oモジュール



常に最新技術を提供 (DCから無線まで）

高い市場成長率

Systems Allianceni.com

自動テスト・計測のデファクトスタンダードであるPXI
市場規模 (100万米ドル)

2,000
1,800
1,600
1,400

1,200
1,000
800
600
40020002007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021

PXI Revenue

VXI Revenue

出典: Frost & Sullivan社の報告

ni.com

数多くの企業が参画するPXI アライアンス•••••••••••••
•

•
•
•

ADLINK
4Links Limited
Acculogic
ACQUISYS
AemulusAIM GmbH
Alazar Technologies Inc.
Alfamation
AMETEK Programmable
Power/VTI Instruments
Anritsu Company
Applicos bv
Astronics Test Systems
Avionics Interface
Technologies, LLC
Beijing Aerospace
Measurement & Control
Technology Co., Ltd.
Beijing Pansino Solutions
Technology Co., Ltd
beltronic Industrial PC AG
CERN

•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
••
•
•
•
•
•

CHROMA ATE
Circuit Check, Inc.
Cobham WirelessConduant CorporationCorelis, Inc.
Data Device Corp
Digalog Systems Incelowerk GmbH & Co.
GOEPEL electronic
Hartmann Electronic GmbH
Hewlett Packard Enterprise
Hitech Electronic
Innovative Integration
Instrumental SystemsCorporation
INTERLATIN
JTAG Technologies
Keysight Technologies

•••••
•
••
•
•
•
•
•
•
•
•
•

KineticSystems/Gage Applied •Technologies•Konrad Technologies, GmbH •LinkedHope Intelligent
Technology Co., Ltd.
•MAC Panel•Marvin Test Solutions, Inc.
•
Micro Precision Calibration
Modular Methods, LLC•National Instruments•NI Microwave Components•OpenATE Inc.
•PEAK-System Technik GmbH •Pickering•Rohde & Schwarz GmbH & Co •KG•Shanghai JYTEK Co,LTD•Shikino High Tech Co. Ltd
SignalCore
SignalCraft Technologies Inc.

SMH Technologies Srl
SP Devices AB
Spectrum InstrumentationGmbH
StanTronic Instruments GmbHSTAR-Dundee Ltd.
Sundance Digital Signal
Processing Inc.
Tabor Electronics Ltd.
TEGAM, Inc.
Teradyne
Test Evolution Corporation
Vector Informatik GmbH
VI SERVICE NETWORK
Virginia Panel Corp
VX Instruments GmbHXIA LLC

Systems Allianceni.com

Q2. なぜモジュール式なの？

ni.com

電源

信号処理

計測I/O

ディスプレイCPU・メモリ・ス
トレージ

ムダがないモジュール式構造

ディスプレイディスプレイ・
マウス・
キーボード

ボタン・ノブCPU・メモリ・ストレージ
計測I/O

信号処理

電源

電源

カスタム
信号処理（FPGA）

信号処理

計測I/O

計測I/O

計測I/O

CPU・メモリ・ストレージ

計測I/O

ボタン・ノブ

計測I/O

ディスプレイCPU・メモリ・ス
トレージ

電源ni.com

箱形計測器に見られたムダがないモジュール式構造
テスト管理・コードモジュールから成るソフトウェア
Code sequencing, database reporting, user management, operator
interface, parallel execution, signal processing. LabVIEW, C/C++,.NET, Python

計算処理を担うPXIコントローラ
Windows and Real-Time OS options, Intel Xeon processing,
peripheral ports, display output, integrated hard drive

各計測器間のタイミング・同期を司るPXIシャーシ
PCI Express Gen 3 throughput up to 24 GB/s, sub-nanosecond
latency, P2P streaming, integrated triggering

PXIシステム
計測機能が凝集されたPXIモジュール
DC to mmWave, oscilloscope, programmable power supply,
switch/MUX, DMM, VSA, VSG, VST, AWG, SMU, DAQ

ni.com

モジュール単位でアップデートし性能追従が可能
CPU、FPGA、メモリ、ストレージ（HDD・SSD）

従来のスタンドアロン型計測器

PXIベースのテストシステム

オクトコアCPU

性能の差

処
理
能力
デュアルコアCPU

時間

処
理
能力

クアッド
コア
CPU
デュアルコアCPU

時間

ni.com

幅広いモジュール式計測器の製品ライン
データ収集(DAQ)と制御

計測器

インタフェース

マルチファンクションI/O

オシロスコープ

GPIB、USB、LAN

カウンタ/タイマ/クロック

高速デジタルI/O

RS232 / RS485

デジタルI/O

DMM & SMU

CAN、LIN、DeviceNet

アナログ入力/出力

信号発生器

SCSI、Ethernet

ビジョンとモーションスイッチ

VXI - VMEFPGA/再構成可能I/O

RFアナライザ & 発生器

バウンダリスキャン/JTAG

Wireless Test with VST
5G, セルラーWLAN & Bluetooth
Broadcast
GNSS
ZigBee, Z-Waveni.com

性能面以外でも効率化を図れるPXIプラットフォーム

PXI

ラックアンドスタック計測器

大きさ・設置面積

ラックアンドスタック
計測器

重量・可搬性

PXI

ラックアンドスタック
計測器

PXI

電力消費ni.com

Demoni.com

例 – ローパスフィルタの周波数特性計測

正弦波入力
周波数掃引(スイープ)

…

…

関数発生器

信号収集
振幅計測

RC回路
計測結果 – 振幅特性

回路実装の一例

可変抵抗(ボリューム)

抵抗

キャパシタ

オシロスコープni.com

開発した自動計測プログラム
ユーザ操作画面

プログラム

関数発生器の周波数変更
オシロスコープで波形読み取り所要時間の計算
利得の計算枠の中の処理を測定したい分の周波数だけ繰り返しni.com

PXIで30倍以上の時間短縮を実現
従来の計測器

PXI

34分の1

ni.com

PXIを使った高度なタイミング/同期
シングルエンドスタートリガ

スタンドアロン型計測器 17差動スタートリガ
100 MHz差動クロック
100 MHz同期クロック
シングルエンドトリガ

スタンドアロン型計測器 2

外部クロックソース

スタンドアロン型計測器

PXI

計測器17計測器1

PXIeコントローラ

スタンドアロン型計測器 1
10 MHzクロック

10 MHzクロック

計測器2

シン
グルエン
ドトリガ

Qualcomm Atheros社はテスト時間の短縮に成功
IEEE 802.11無線LANトランシーバチップの特性評価「従来のスタンドアロン型計測器に比 べ 、 テ ス ト の 速 度 が 200 倍以上に向上したと同時に、テスト範囲も大幅に拡大できました。」
Doug Johnson氏

従来

PXI第1段階

PXI第2段階

ベースとなる計測器

従来のスタンドアロン型計測器

NI PXI RF計測器

NIベクトル信号
トランシーバ

テスト時間削減1

10分の1

200分の1

サポートするIEEE 802.11
標準規格

802.11a802.11b802.11g

802.11a802.11b802.11g
802.11n802.11a802.11b
802.11g
802.11n802.11acni.comQ3. 各業界における事例は？？

ni.com

半導体業界の例

NI ソリューションがとりうる2つのアプローチ（A)既存テスタを有効活用し、外部計測器としてPXIを利用することで、テストカバレッジを拡大する（B)量産用ATEとして、半導体テストシステム（NI STS）を利用する設備戦略に応じて、ソリューションを自在に提供が可能である

ni.comni.com

半導体テストシステム（Semiconductor Test System/STS）

T1

T2

T4

搭載可能シャーシ数

12

4

VI チャンネル数360600600

Digital チャンネル数

448896896

6GHz以下 RF ポート数

122448

PXIがシステム筐体に組み込まれた、PXIベースのATEソリューション

NI PXIモジュールの種類
CPU/シャーシ
PXIe-8880

デバイス•••Xeon 8コア
帯域：24GB/sWindow10

テストシーン

PXIe-8861•••Xeon 4コア
帯域：16GB/s
Window10

PXIe-1095

PXIモジュール

•••18スロット
帯域：24GB/s
外部クロックPXIe-1092•••

10スロット
帯域：24GB/s
外部クロックPXIe-1071••

3スロット
帯域：3GB/s

RF VSTni.com

（抜粋）

デジタイザ

SMU

デジタル

音響/振動

データ集録

通信プロトコル

画像処理

任意波形発生器

ミリ波IC
PA LNA
RFTransciever
RF Switch
RF Filter
RFID TagAiP RFFE
GNSS ICIGBTモジュール/チップ
SiCモジュール/チップ
P-MOSFET
MCU
フィルタ

ADコンバータ
PMIC FET
リニアIC LED
VCSEL CMOSMEMSマイク
ホールセンサ
慣性センサ
MLCC

デジタルIC
微小信号ICメモリ
ドライバ制御オーディオICMEMSマイクIEPEセンサ
圧力センサ
振動センサ
TEDSセンサ

IC･Module全般
ドライバ制御車載モジュール
産機モジュールLED
Laser Diode

フィルタ
センサIC
音響IC
センサモジュール変調試験
連続波テスト
EVM
通信を伴うSLT

パワー半導体の動特性試験
IPコア開発モジュールのSLT全般

I-V C-V
パルス試験
Open-Short
SLT全般

BERT
MIPI制御LVDS通信
I-V特性

音響試験
振動試験
TEDS書き込み

バーンイン
静特性試験
耐久試験
プロトコル試験
温度特性評価通信プロトコルを伴うSLT

光学評価
ビームプロファイラ
IC外観検査設計テスト
WST FT
モジュールの
SLT全般

高能動負荷
PXIe-6570

信号入出力
PXI-4461

多CH DAQ
PXIe-6375

車載Ethernet
PXIe-8523

フレームグラバ
PXIe-1435

高電圧レンジ
PXIe-5433

PXIe-6571

多CH 音響入力
PXI-4461

FPGA画像処理
NI 1483

高帯域
PXIe-5451

ミリ波対応
PXIe-5831

FPGA高速オシロ
PXIe-5774

高CH密度SMU
PXIe-4162

PXIe-5841

多CHFPGAオシロPXIe-5172

高精度SMUPXIe-4135

NI-5791

PXIe-5162

ハイパワー
PXIe-413x

etc

高速 DAQ
PXIe-6396

CAN I/F
PXI-8513
CAN Open
PXI-8531

FPGA搭載DAQ
PXIe-7862

高速シリアルPXIe-7902

その他多数

ni.com

自動車業界の例

ni.com

自動車業界向けPXIモジュール
NI PXI Chassis and Controller

NI Analog and Digital I/O

18-Slots 4 GB/sIntel Xeon 2.8 GHz

Daisy Chain(24 GB/s available)

Linux RTOS

PXIe Gen3 x16

58 W/Slot

32 GB DDR4 RAM
NVME Drive (512 GB+)NI Automotive/Network Interfaces

CAN/CAN FD & LIN

BroadR-Reach Ethernet

Analog Voltage

LEDs

Sleep/Power-on Current

Digital and Counters

FIU
Switches

RelaysPSUs

ni.com

テストカバレッジ拡張例: 基本機能/統合テスト•••••

オーディオテスト (ボリューム, バランス, 車両速度保障, 歪み, マルチトーンビープ音, …)
電源測定
ディスプレイテスト
欠陥生成テスト(オープン, ショート, グラウンド)
耐久性/ 安定性試験 (恒温槽)
Camera恒温槽

PXI System
DC Power Supply, Measurement

Display

LVDS

PMIC

Power Measurement

USB

Controller
withSerial/GPIB/LAN

SwitchGNSSRadioPower Measurement

Instrument Control

DC
Power

DC Power
SupplyDMM

Digital TV
Wi-Fi

Fault Insertion

Bluetooth

Audio Codec

FIU

DC Power Supply

Audio

D

Audio Test

CAN

CAN/LIN
ECU

Vehicle Network

Analog, Digital IODAQNI LabVIEWNI TestStandInstrument Control
Vehicle Network
Test Code

Test Sequence Development
Integration Test‘‘各国の拠点で実施する製造テストの標準化を図ったことで、当社は製品の品質を拡張性のある費用対効果の高い手法を用いて維持できるようになりました。この試みにおいて、NI はなくてはならないパートナーでした。NI からの支援を得たことにより、当社はテストの運用にかかるコストを46％低減するとともに、年間の追加投資を約1.3億円削減することに成功しました。”—Michael Follmann
Executive Vice President
Hella KGaA Hueck & Co.

ni.comni.comBusiness Impact Case Study
対象製品

車載照明機器や電子機器を製造

会社概要

年商約39 億ユーロ（約5200 億円）のドイツ自動車部品メーカー、海外を含む10の製造拠点を運用

採用NI製品TestStand, LabWindows/CVI,PXIモジュール式計測器

ビジネス成果37%

8.0 mo.

投資利益率(ROI)

回収期間(Payback Period)

57%

36%

テストスループットの向上

設置面積の削減(Floor Space)

変革前の課題変革後のビジネスメリット• 個々の製品ラインに様々なテスト装置が混在• 製品品質の持続的な確保・向上• グローバル展開・製品ラインの拡大によるメンテナンス・オペレーションコストの増大• SUT(standard universal tester) の 構 築 に よ り
テストプラットフォームを標準化し、製品ラインによるテスト変更を最小化• SUTの技術者トレーニングを実施し世界規模のコンピテンシーネットワークを構築• 製造テストのスループットを57%向上

ni.com

SUBARUはHEVの制御ユニットのHILテストに成功
HEV向けモータ制御ECUに対するHardware-in-the-loop（HIL）テスト
HILシミュレーション
テストシステム
ECUからの命令に基づきモータの挙動を模擬しECUにフィードバック

SUBARU初の量産型HEV「XV Hybrid」

電気モータ制御ECU
内燃機関（エンジン）

電気モータ

FPGA搭載モジュールにモータの数理モデルを実装「NI LabVIEW FPGAモジュールとNI FlexRIOを採用したことにより、ECUの検証に
HEV: Hybrid electric vehicle, ハイブリッド自動車 必要な制御レートを実現し、モーターの非線形特性を加味できるモーターHILSの構
ECU: Electronic control unit, 電子制御ユニット 築に成功した。その結果、ECUのテスト時間を1/20に短縮できた。」
株式会社SUBARU 森田 知洋氏

ni.com

Q&A