Les relais reed dans les ATE de semi-conducteurs : pourquoi ils dominent les systèmes de test haute précision

mars 31, 2026

Pourquoi les ingénieurs de test de semi-conducteurs continuent de choisir les relais reed

L'industrie des semi-conducteurs évolue rapidement, nouveaux nœuds de process, nouvelles architectures de puces, nouveaux défis de test chaque trimestre. Mais un composant refuse obstinément de devenir obsolète : le relais reed. À l'ère des multiplexeurs à semi-conducteurs, des commutateurs MEMS RF et des architectures de test définies par logiciel, l'humble relais reed reste l'élément de commutation par défaut à l'intérieur des systèmes ATE (équipements de test automatisés) les plus avancés de la planète.

Ce n’est pas de la nostalgie. C’est de la physique. Lorsque votre système de test doit acheminer une source de courant de précision de 10 µA à travers une matrice de commutation sans introduire d’erreurs de FEM thermique, ou lorsque vous devez commuter une tension hipot de 10 kV sur une carte de sondes pour plaquettes sans amorçage d’arc, le relais reed ATE pour semi-conducteurs offre des capacités qu’aucune technologie alternative ne peut égaler à coût et densité comparables.

Cet article examine pourquoi les relais reed dominent Relais de test ATE applications, la manière dont la technologie évolue pour répondre aux exigences du test de semi-conducteurs en 2026, et ce que les ingénieurs doivent prendre en compte lors de la spécification de relais reed pour la conception de leur prochain système de test.

Le marché des ATE de semi-conducteurs en 2026

Le test des semi-conducteurs n'a jamais été aussi exigeant, ni aussi lourd de conséquences. Les puces testées aujourd'hui fonctionnent à des tensions plus élevées, à des vitesses plus rapides et avec des tolérances plus strictes que jamais :

Puces IA et HPC nécessitent des tests à des niveaux de puissance extrêmes (300W+) avec des milliers de broches d'alimentation, chacune exigeant une mesure précise de la tension et du courant.
CI automobiles exigent des tests de qualification AEC-Q100 de −40°C à +150°C, avec des objectifs qualité zéro défaut qui repoussent les exigences de couverture de test à leurs limites.
Dispositifs de puissance GaN et SiC fonctionnent à 1200V–1700V, exigeant une commutation haute tension dans le montage de test que peu de technologies de relais peuvent gérer en sécurité.
Boîtiers avancés (chiplets, CI 3D) augmente considérablement le nombre de broches, accroissant proportionnellement les exigences de la matrice de relais.
Dispositifs RF 5G/6G ont besoin de matrices de relais avec une perte d’insertion et une diaphonie minimales à des fréquences dépassant 40 GHz.

Derrière chacun de ces défis de test se trouve une matrice de relais de commutation. Et pour les chemins de signaux analogiques, de puissance et haute tension de ces testeurs, les relais reed restent la technologie de choix.

Ce qui rend les relais reed idéaux pour les ATE

Zéro force électromotrice thermique

Dans les tests paramétriques de semi-conducteurs, la mesure elle-même est souvent une tension de l'ordre du microvolt ou un courant de l'ordre du nanoampère. Chaque jonction du chemin de signal génère une force électromotrice thermoélectrique (effet Seebeck) qui apparaît comme un décalage de mesure. Les relais reed à mercure génèrent des forces électromotrices thermiques inférieures à 0.5 µV, soit un ordre de grandeur inférieur aux relais électromécaniques typiques ou aux multiplexeurs à semi-conducteurs avec leurs potentiels de jonction semi-conductrice.

Pour un dispositif sous test (DUT) avec une tension de cœur de 1.2V mesurée avec une précision de ±0.1 mV, un décalage de 5 µV induit par le relais représente déjà 5% du budget d'erreur. Dans les environnements de test de production où la précision des mesures influe directement sur le tri par rendement, cela compte.

Zéro rebond de contact (à mercure)

Les systèmes ATE mesurent immédiatement après la fermeture du relais ; il n'y a aucun budget de temps de stabilisation pour que le rebond de contact s'atténue. Les relais reed à contacts mouillés au mercure utilisent un film de mercure liquide pour combler l'intervalle de contact, produisant une transition complètement sans rebond. Cela élimine :

Les déclenchements erronés sur les canaux de synchronisation numériques
Le bruit transitoire dans les mesures analogiques
La corruption des formes d'onde de spectroscopie d'impédance
Les erreurs de protocole sur les bus de test JTAG, SPI, I²C

Les relais reed secs présentent un rebond de 10–50 µs, gérable pour la commutation de puissance mais problématique pour les mesures de précision. Le choix entre relais reed à mercure et relais reed sec dans les ATE est dicté par le fait que la mesure a lieu au moment de la commutation ou à proximité.

Scellement hermétique = performances stables

L'élément interrupteur reed vit à l'intérieur d'une enveloppe de verre scellée remplie de gaz inerte (ou de vide). Ce scellement hermétique offre :

Aucune oxydation, la résistance de contact reste stable sur des milliards de cycles
Aucune contamination, les résidus de flux, la poussière et les dégazages ne peuvent pas atteindre les surfaces de contact
Environnement d'isolement constant, la rigidité diélectrique ne se dégrade pas avec l'humidité ambiante ni l'altitude
Géométrie de contact fixe, l’entrefer ne change pas avec l’usure mécanique car il n’y a aucune usure mécanique sur les contacts eux-mêmes

Pour les systèmes ATE qui doivent maintenir la précision d'étalonnage sur des années de tests de production 24h/24 et 7j/7, cette stabilité environnementale est essentielle.

Résistance d’isolement élevée

Les relais reed atteignent couramment une résistance d'isolement entre contacts dépassant 10¹² Ω (1 TΩ). Dans les configurations de mesure multiplexées où plusieurs relais partagent un bus de mesure commun, cette isolation élevée empêche les fuites entre canaux qui mettraient la mesure en parallèle et introduiraient une erreur.

Considérez un scanner de tension à 96 canaux : si la résistance d’isolement de chaque relais est de 10 GΩ, la fuite combinée de 95 canaux “off” totalise environ 9.5 GΩ / 95 = ~100 MΩ d’impédance parallèle effective. Pour un voltmètre d’impédance d’entrée de 1 MΩ, cela représente une erreur de mesure de 1% due uniquement aux fuites des relais. Les relais reed avec une isolation de 1 TΩ réduisent cette erreur à 0.01%.

Longue durée de vie mécanique

Les matrices de relais ATE commutent sans relâche. Une ligne de test de production traitant 50,000 dispositifs par jour avec 200 opérations de commutation par dispositif exécute 10 millions de cycles de relais par jour. À ce rythme :

Un relais de 10⁸ cycles dure 10 jours
Un relais de 10⁹ cycles dure 100 jours

Les relais reed d'une valeur nominale de 10⁸ à 10⁹ opérations durent bien plus longtemps que les alternatives électromécaniques (généralement 10⁵–10⁷ cycles) et éliminent la charge de maintenance liée au remplacement fréquent des relais. Pour les tests de production à grand volume, la durée de vie du relais influe directement sur le coût du test.

Format compact

Les relais reed SIP (boîtier simple en ligne) et DIP (boîtier double en ligne) permettent des matrices de relais haute densité sur des PCB standard. Avec un pas aussi serré que 2.54mm, les ingénieurs peuvent regrouper plus de 40 relais par 100mm de largeur de PCB, essentiel pour les configurations de test de semi-conducteurs multicanaux où le nombre de broches dépasse régulièrement 1000.

La tendance de l'industrie à la miniaturisation se poursuit : la série 125 de Pickering, qui a remporté l'Elektra Award 2025, atteint un format de 5mm × 5mm pour un relais DPST, démontrant que la course à la densité dans le conditionnement des relais ATE est loin d'être terminée.

Relais reed à mercure ou reed sec : la matrice de décision ATE

Toutes les applications ATE n'ont pas besoin d'un relais reed à mercure. Comprendre quand chaque technologie est appropriée permet d'économiser des coûts et d'éviter des contraintes de conception inutiles.

Application	à mercure	Reed sec	Raison
Mesure de tension de précision (acheminement SMU)	✅ Requis	❌ À éviter	Zéro rebond + faible force électromotrice thermique essentiels
Spectroscopie d'impédance	✅ Requis	❌ À éviter	Le rebond corrompt l'analyse FFT
Acheminement des canaux de synchronisation numériques	✅ Préféré	⚠️ Acceptable avec anti-rebond	Des fronts propres sont importants pour la précision de synchronisation
Acheminement de l'alimentation	⚠️ Facultatif	✅ Préféré	Rebond sans importance ; le coût favorise le reed sec
Lignes de polarisation/activation de la matrice de relais	❌ Excessif	✅ Préféré	Commutation basse vitesse ; tolérance au rebond élevée
Commutation haute tension (>1kV)	⚠️ Selon le modèle	✅ Série HVR	Conceptions spécialisées de reed sec haute tension disponibles
Acheminement de signaux RF (>100MHz)	⚠️ Selon le modèle	⚠️ Selon le modèle	Les capacités et inductances parasites comptent plus que le rebond
Environnement froid (<−38°C)	❌ Le mercure gèle	✅ Requis	Le mercure se solidifie ; l'effet de mouillage est perdu

Gammes de produits optimisées ATE de SHR AUTOSENSOR

Série HGFR, à contacts mouillés au mercure pour la précision

Le Série HGFR est le relais ATE phare de SHR AUTOSENSOR, conçu spécifiquement pour les applications de test de semi-conducteurs de haute précision. Spécifications clés :

Zéro rebond de contact
FEM thermique inférieure à 0,5 µV
Résistance de contact inférieure à 100 mΩ (généralement 50 mΩ)
Résistance d'isolement >10¹² Ω
Tension de commutation jusqu’à 200V
Durée de vie nominale de 10⁸+ cycles

Le HGFR est le choix standard pour le routage de signaux SMU, le balayage de tension de précision et les matrices de relais de mesure d'impédance dans les testeurs paramétriques de semi-conducteurs.

Série HRM, commutation matricielle haute densité

Le Série HRM est un réseau modulaire de relais reed multicanaux conçu pour les tests de semi-conducteurs à grand nombre de broches. Disponible en configurations allant jusqu’à 20 canaux par module, le HRM réduit la surface de circuit imprimé par canal et simplifie le câblage dans les configurations de têtes de test denses. L’approche modulaire permet également une maintenance remplaçable à chaud dans les environnements de production.

Série HVR, commutation haute tension

Pour le test des semi-conducteurs de puissance (GaN, SiC, IGBT), le Série HVR offre des valeurs de commutation allant jusqu'à 20 kV. Ces relais gèrent les tests de contrainte haute tension et la vérification d'isolement (hipot) qu'exigent les fabricants de dispositifs de puissance, avec une résistance d'isolement >10¹² Ω pour maintenir l'intégrité de mesure aux tensions extrêmes.

Tendances émergentes dans la technologie des relais ATE

Densité plus élevée, empreintes plus petites

L’augmentation incessante du nombre de broches des semi-conducteurs, portée par les architectures en chiplets, l’intégration HBM et les SoC avancés, exige des matrices de relais qui évoluent proportionnellement. L’industrie pousse vers des empreintes de relais inférieures à 5mm² avec des spécifications électriques maintenues ou améliorées. La feuille de route de SHR AUTOSENSOR y répond avec des relais reed de nouvelle génération en boîtiers SIP et LGA optimisés pour l’assemblage automatisé de circuits imprimés.

Intégration avec des pilotes de relais intelligents

Les systèmes ATE modernes évoluent vers des matrices de relais avec électronique de commande intégrée, chaînes de registres à décalage, indicateurs d’état à LED et interfaces de bus série qui réduisent la complexité de câblage des grands réseaux de relais. Tandis que l’élément interrupteur reed reste inchangé, l’infrastructure environnante devient plus intelligente.

Optimisation des tests pilotée par l’IA

À mesure que l’IA transforme la planification des tests de semi-conducteurs (algorithmes de test adaptatifs, modélisation prédictive du rendement), la matrice de relais en bénéficie indirectement. Les programmes de test optimisés par IA réduisent les commutations inutiles, prolongeant la durée de vie des relais et améliorant le débit. Certains ateliers de test avancés mettent déjà en œuvre une surveillance de l’état des relais, suivant les compteurs de cycles et les tendances de la résistance de contact pour prédire les besoins de remplacement avant que les défaillances n’affectent la production.

Résilience de la chaîne d'approvisionnement

Les perturbations de la chaîne d’approvisionnement des semi-conducteurs en 2026, provoquées par les tensions géopolitiques, les pénuries d’hélium affectant le refroidissement des semi-conducteurs et l’inflation des coûts des matériaux, incitent les OEM d’équipements de test à diversifier leurs fournisseurs de relais. Les fabricants dotés d’une production verticalement intégrée (comme SHR AUTOSENSOR, qui contrôle ses processus d’interrupteurs reed et d’assemblage de relais) sont mieux placés pour assurer la continuité d’approvisionnement pendant les perturbations.

Considérations de conception pour les matrices de relais ATE

Implantation PCB pour cartes relais haute densité

Utilisez des plans de masse entre les couches de relais pour réduire la diaphonie dans les configurations multicanaux.
Routez les pistes de commande de bobine des relais séparément des voies de signal pour éviter le couplage des transitoires de commutation.
Maintenez une orientation de relais cohérente pour simplifier l’assemblage automatisé et l’inspection optique.
Prévoir des points de test pour la mesure de la résistance de contact pendant l'étalonnage en production.

Bonnes pratiques du circuit de commande

Utilisez des circuits de commande de relais à verrouillage lorsque c’est possible pour réduire la dissipation continue de puissance de bobine dans les matrices denses.
Mettez en œuvre des circuits de commande à courant limité pour éviter la surcharge de la bobine, ce qui est particulièrement important pour les relais à contacts mouillés au mercure, où l'échauffement de la bobine accélère la migration du mercure.
Ajoutez des diodes de roue libre ou des réseaux amortisseurs aux bornes des bobines de relais pour supprimer les transitoires de force contre-électromotrice qui peuvent se coupler dans les voies de signal adjacentes.

Gestion thermique dans les configurations denses

Calculez la dissipation de puissance dans le pire cas : chaque bobine de relais dissipe 50–200 mW. Dans une matrice de 500 relais, cela représente 25–100W au total, de quoi élever sensiblement la température de la carte sans un refroidissement adéquat.
Pour les relais à contacts mouillés au mercure, maintenez la température ambiante en dessous de +70°C pour éviter la migration du mercure et la dégradation des contacts.
Tenez compte de la séquence d'alimentation des relais : alimentez-les séquentiellement plutôt que simultanément afin de réduire le courant de pointe absorbé et la charge thermique.

Planification du nombre de cycles

À 10 millions de cycles par jour (production à haut volume), planifiez les calendriers de remplacement des relais en fonction de la durée de vie nominale :

Durée de vie nominale	Jours à 10M cycles/jour	Intervalle de remplacement
10⁸ cycles	10 jours	Hebdomadaire (peu pratique)
10⁹ cycles	100 jours	Trimestriel
5 × 10⁹ cycles	500 jours	Annuel+

Pour la plupart des environnements ATE de production, les relais à 10⁹ cycles constituent la valeur minimale acceptable. Des relais de valeur supérieure réduisent la fréquence de maintenance et le coût des tests.

Le marché concurrentiel : fournisseurs de relais reed pour l’ATE

Le marché des relais reed pour ATE comprend plusieurs acteurs établis, chacun avec des points forts distincts :

Fournisseur	Produit remarquable	Point fort clé
Pickering Electronics	Série 125 (5mm² DPST)	Boîtier à la densité la plus élevée
Coto Technology	9000 series, CotoMOS	Large gamme de produits, options hybrides à semi-conducteurs
Standex Electronics	Interrupteurs reed haute tension	Intégration verticale (interrupteur + relais)
SHR AUTOSENSOR (SHR AUTOSENSOR TECH LIMITED)	Séries HGFR, HRM, HVR	Prix compétitifs, spécialisation dans les contacts mouillés au mercure, personnalisation rapide
TE Connectivity	Série V23074	Canal automobile/industriel établi

SHR AUTOSENSOR se différencie par son expertise des relais à contacts mouillés au mercure, sa capacité de prototypage rapide et ses prix compétitifs, ce qui est particulièrement pertinent alors que de grands concurrents comme TE Connectivity appliquent des augmentations de prix de 5–12 % sur leurs gammes de produits en 2026.

Pour commencer

Pour un nouveau testeur paramétrique de semi-conducteurs, une mise à niveau d'une matrice de relais ATE existante ou un dépannage lié au rebond sur un système existant, le choix de la bonne technologie de relais reed est une décision de conception fondamentale.

L'équipe d'ingénierie d'application de SHR AUTOSENSOR peut vous aider à :

Sélectionnez la série de relais optimale (HGFR pour la précision, HRM pour la densité, HVR pour la haute tension)
Concevoir des circuits de commande de relais adaptés à l'architecture de votre système de test
Spécifier des matrices de relais équilibrant performances, densité et coût
Fournir des échantillons pour évaluation dans votre application spécifique

Contactez notre équipe d'ingénierie pour discuter de vos besoins en relais ATE pour semi-conducteurs, demander des fiches techniques ou obtenir des conseils de conception spécifiques à votre application.