为可程式元件注入灵魂－ＩＣ烧录器
在可程式元件选择众多的今日，您可以轻易地将数佰万位元的程式和资料永久地保存在FLASH/EPROM中，或是将百来颗的传统数位元件塞进一个指甲般大小的CPLD/FPGA之中；也可以将整个微电脑化为一颗单晶片。只要研发工程师有创意就有可能在他的实验桌上，完成这件现今认为稀松平常的事。回想在微处理器刚兴起的年代，只有部份的公司有能力去开光罩，订作一个MASKROM或是一个ASIC，其中除了费用昂贵外，还要承受著很大的风险和不少的库存压力。随著半导体厂商的推陈出新，陆续出现了可以由使用者程式化的元件，例如储存资料的非挥发性记忆体PROM、EPROM、EEPROM、FLASHEPROM…等等，容量由早期的几Kbits到2002年可能供货的1Gbits。而早期只能用TTL来设计的数位电路也逐渐地被PLD所替代，由简单的PAL到现在百万GATECOUNT级CPLD/FPGA。再配和上ＩＣ烧录器厂商提供的工具日新月异，让“在桌上就可以定制ＩＣ”的美梦成真。烧录器的分类烧录器依使用的需求，大概可以分为研发用和量产用两大类型，不同的使用目的也造就了不同的设计理念和特性,分别叙述于下：一、研究发展用依据可以处理元件的种类和功能，研发用的烧录器又可以细分为单一功能型和万用型。针对单一种元件提供简单功能的单一功能型烧录器，通常有使用简单价格低廉的优点，但同时也有著无法扩充，品质良莠不齐的问题。由于此类产品的技术门槛低，所以市场上充斥著各种选择，不管是专业的或玩票性质的供应商，只要价格便宜，就上的了货架。如果说您只是为了单一的开发任务，只需用到EPROM、MCS-51或PIC等简单元件，又不希望不稳定，良率差耽误您的开发时程，专业烧录器制造商或是IC原厂授权生产的产品大概是您比较好的选择。目前的主流产品，应该是万用型烧录器（UniversalProgrammer），站在研发工程师的立场，可以应用在产品开发上的可程式元件何其多，同一个设计案中混用单晶片、FLASH、EPROM、CPLD的机会比比皆是。买一台透过软体升级，就可以支援数仟种IC的万用型烧录器，虽然售价贵了些，但长远来看是不错的选择。对烧录器的制造商来说，万用型烧录器最主要的困难和挑战来至于半导体厂商的推陈出新，目前市面上烧录的元件大约在4000颗上下，每年又以300～500颗的速度在新陈代谢，这还不含上旧元件更新烧录演算法的数量，所以万用型烧录器的厂商就必需有一个庞大的研发团队，面对永无止尽的软体更新，不但速度要快，还要完全正确无误，否则很快就被淘汰出局，另外绝大部份的IC原厂也不会任由市场上良莠不齐的烧录器产生大量的不良，造成纠纷无法解决，所以只会对认证过的少数优良厂商提供IC样品和烧录演算法（Algorithm）。最后新进入的竞争者又必需面临一次支援4000种以上元件，其中所需要入的庞大人力和费用更令人望之却步。由此可知这项产品进入门槛之高，维系不坠之难，个中甜蜜辛酸点滴在制造厂商心中，也难怪这些年来欧洲,美国,日本等先进国家的主要厂商都淡出了市场，大陆、韩国等又未出现大的竞争对手，在台湾的业者持续耕耘之下,又造就了另一项世界第一（预估出货数量超过50%以上的市场占有率）。二、量产型这一类的烧录器通常已经归属到生产设备的范畴，售价不是最大的考虑，良率、稳定、产能和服务才是重要的决定因素。影响元件烧录良率的要素有三：烧录器、ＩＣ的制程更动、操作人员；其中烧录器又占了最重的比重，只要设计良好，完全遵守ＩＣ厂商规范的Algorithm，并随时配合ＩＣ制造商的变更，在最短时间内让使用者能有最佳的烧录方法可用，再加上恰到好处的防呆设计，避免操作人员的疏失，如此才造就出了近乎完美的烧录良率。而生产单位不比办公室，除了环境因素复杂之外，一天８小时甚至２４小时的长时间使用，烧录器的稳定度就决定了您的生产线会不会断线。再者如果您是在烧录FLASH/EPROM或其它大容量的ＩＣ就要考虑到烧录器的产出率，在同样合乎ＩＣ的规范下快慢的差异可能达数倍之多，考量您的工时和整体产能，产出率也是一大重点。如果前面几点比较起来差异不大，那烧录器厂商的快速服务和永续经营就决定了一切，毕竟生产线不可能“停线待机”。笔者个人浅见认为除了前述点外，一台可以不接电脑能独立运作、操作简单，又可以更换众多模组的量产烧录器才是您的上上之选。量产用的烧录器早期几乎都是国外知名品牌的天下，高达几十万甚至佰万的售价更是国内厂商的一大负担，近年来由于国内供应商的努力和精进，物美价廉又高品质的量产烧录器，大量满足了国内的市场需求，对于台湾的ＰＣ产业能成为世界第一，也算小有供献。一些隐藏的成本问题在您衡量购入烧录器需要多少预算时，有些隐藏在背后的成本和可能遇上的麻烦也是您必需计算内的：不良率所带来的直接金钱损失一般设计良好的烧录器，不良率大概是0.15%到0.3%，甚至可以用ppm来计算，有的烧录器却有可能失控到2%-3%；其中的差异即代表著-您每处理一百颗ＩＣ即有两三颗不良和损坏。先不论每颗ＩＣ的单价是高是低，一段时日之后，也许您当初购买烧录器时所省下的金额又都倒贴回去，当然这都还未算入工时的增加，交期的延后……等等影响。资料流失（DataLose）所造成的梦靥当您烧录器烧好并判为PASS的ＩＣ，焊上了PCB，锁好了外殼，甚至出货到了客户手上，才发觉开不了机，功能不正常，几番波折后才发觉，原来是BIOS或单晶片内的程式及资料流失了！向客户道歉、回收不良品、扣货款，还造成了商誉受损！而生产单位和工程师又是一番惊天动地的开会检讨、忙乱和重新加工。这些情况并不是只出现在恶梦当中，而是时有所闻的事情。任何的问题防范于未然是最有智慧的，为了避免日后的恶梦成真，您在选购烧录器时就不能不更慎重了。烧录器的SOCKET是消秏品烧录器都有SOCKET（或称TEXTOOLTM），用来置入待处理的元件，一般来说接触的磨损和机械性的疲乏，让SOCKET成了有使用寿命的秏材。DIP包装的SOCKET大约是15,000到20,000次，PLCC,TSOP或QFP等更精细的SOCKET更只有10,000到15,000次的使用寿命；超过了使用次数后，良率就有可能降低，甚至会完全不能烧录，所以定期或定量更换SOCKET是必要的支出。烧录器支援元件的数量和新元件的支援能量评估如果您是研发工程师，烧录器支援的元件种类和数量是您第一个要比较的条件，然而众多的ＩＣ包装（如DIP、PLCC、SOP、TSOP、VSOP、QFP、TQFP、μBGA……等）也是日后扩充时的一笔支出，有的烧录器因为不是真正的万用型,光是配合PLCC包装的IC就有超过上百个的模组，以平均3,000～5,000元的单价来计算，可真是一笔不小的负担。所以有的厂商推出了真正的万用型烧录器，每一个PinDrive都有Vcc,Vpp,GND,CLOCK和逻辑讯号,才能在一个PLCC模组中就支援了所有的接脚型式（由20-84Pin,SOP模组是由8到44Pin）,虽然购入时较一般的烧录器为贵，但是长远来看，还是划算的。此外低耗电的IC，是目前的主流产品，3.3V、3V、2.5V都己非特殊，1.8V的元件更是接踵而来，FLASHEPROM、单晶片、CPLD都有这电源规格的编号，毕竟低电压带来的好处不只是省电、速度快、不发热，也是半导体制程改变中不得不的选择。所以烧录器不只是要能送出1.8V的电源给待测IC，逻辑讯号的准位如果不能随著调整，处理IC时就有可能造成LatchUp问题。（注：当ＩＣ的输入接脚的电压低过GND或高过VCC时，就有可能产生瞬间的大电流，造成ＩＣ的特性改变或永久损坏）烧录元件的前置检查为了避免人为的疏失，在使用者将ＩＣ置入SOCKET时，烧录器应该可以对ＩＣ的每一个Pin进行接触检查，以排除元件放反、移位、或IC接脚数目不正确；通过接触检查后再辨认元件的ＩＤCode以确认IC厂牌及型号无误。只有通过严密的前置检查，烧录器才可以送出电源和讯号开始处理ＩＣ,这点对于越来越精密的SMD元件非常的重要。结论更快的速度，更大的容量，更精密的包装，更多的接脚，更低的操作电压，半导产业的一日千里，带来了快速而巨大的改变，您除了随时吸收新讯息，研发出更好的产品，生产更多更有价值的商品外，您所选择的ＩＣ烧录器，是否也能跟随您的脚步大步向前，助您一臂之力？还是延宕您的工作，造成时间和金钱的损失呢？相信这点值得所有的烧录器制造商和使用者的您细加思量。
