吉時利一直以其高精度高品質的SMU即原測試單元而著稱，吉時利的原測試單元在過去的三十年里一直被當做直流伏安測試的標準，一些著名的產品例如236、237、240、2600、4200都被廣泛應用于半導體、光電、光伏、納米材料等行業，如2010年諾貝爾物理學獎獲得者所研究的石墨硒就是使用吉時利的原測試單元進行量測的。

　　隨著科學的發展，科學家和工程師發現越來越多的器件具有瞬態效應，例如功率的瞬態效應會在1微秒內完成，這些瞬態效應往往瞬態即逝，難以捕捉。為了研究這些效應就需要SMU具有更快的測量速度，但是由于SMU在設計上的一些局限性，使得SMU無法提供非常快速的量測，于是基于超快速IV量測技術的PMU就應運而生。這里將介紹測試單元PUM和超快速IV量測技術給半導體器件特性分析帶來的革命性的變化。

    使用超快速IV量測的目的

　　SMU即原測試單元由四個部分組成：電壓源、電流源、電壓表和電流表，SMU可以輸出電壓測量電流，也可以輸出電流測量電壓。需要強調的是，SMU內部集成的四個儀表都是直流的高精度儀表，吉時利最高精度的SMU可以分辨0.01fA的電流和1μV的電壓。為了得到如此高的測量精度，SMU使用的AV轉換是積分模式的，如果您使用過SMU，您一定知道SMU是需要積分概念的，積分時間的單位是PLC，一個PLC等于20個毫秒，要得到準確的測量結果，就需要在至少一個PLC內做積分，這樣看來SMU是一個測得準但測得很慢的儀器。

　　另外一種使用AD轉換模式的儀器是數字示波器。數字示波器使用的AD轉換是差分模式，這種模式可以提供非常高的測量速度，但相對于SMU，示波器的測量精度就慘不忍睹，事實上多數示波器只能測量電壓，而電壓的測量能準確到一個毫伏就很好了。如果用示波器來測量電流通常有兩種方式，一個是使用電流探頭，另外一個是測量已知組織電阻兩端的電壓，這兩種方法都不能得到準確的電流測量，而且連線也特別復雜。示波器在設計之初就沒有為精確的IV量測提供服務。

　　從另外一個角度來看待這個問題，精度和速度就像魚和熊掌永遠不可兼得，精度需要犧牲速度來換取，反之亦然。另外，如果使用示波器來測量前面提到的器件的瞬態效應還有另外一個問題，示波器沒有內部的信號機理，脈沖發生器就是用來提供高速率的信號機理的，但是脈沖發生器只能提供信號機理，而不能進行信號的測試，只有把脈沖發生器和示波器做在一個測試系統內，才能實現SMU能實現的量測。

    事實上吉時利有很多客戶在很久前就向我們提出了準確表征器件瞬態效應的要求，如同幻燈片所示，這些要求曾經是讓客戶抓狂的事情，SMU可以給他們提供足夠的精度和方便的測試設定，但卻無法提供足夠的速度。正如之前提到的，SMU的量測都是在1毫秒以后完成的，而這里所列的事情在1毫秒以內早已完成，也曾經有一些動手能力很強的客戶，他們試著用脈沖發生器和示波器搭建超快速IV量測系統，但這樣的系統往往連線非常復雜，而且往往得不到準確和可重復的數據。如果無法在實驗室里得到可重復的數據，又如何發表研究成果呢?再深入看幾個實際的例子。這里所示的是一種SOI器件，我們知道MOS襯底是硅，SOI的襯底則是硅的氧化物。之所以用硅的氧化物作為襯底就是為了降低功耗，因為氧化硅的絕緣性比硅要好很多，從襯底流走的電流都會被二氧化硅所阻擋，但是SOI器件有一個副作用，在氧化硅阻擋電流的同時也阻擋了熱量的散發。柵極通常都是二氧化硅，如果襯底也是二氧化硅的話，就好像在熱天下面墊毛毯上面蓋棉被，而SOI工藝通常被用在高功率器件上，這樣功率大產生的熱量就更多。用SMU測得的電流會有一個明顯下降的趨勢，這是由于器件發熱造成的。而用超快速IV量測就可以得到器件沒有發熱時的本身特性，通過這個方法，我們就能夠準確評估器件發了多少熱量，以及發熱對器件的影響到底有多大。