集成电路测试这活儿,外人看着就是在机器上按几下,实际上它是芯片从晶圆到成品之间最关键的筛子。设计做得再好,工艺上有一点偏差,功能就可能跑不起来,所以每颗芯片出厂前都得过一遍测试。
测试分两个阶段。晶圆阶段叫CP(Chip Probing),探针台带着探针卡直接扎在晶圆上的每个die上,测完标记坏片,避免把坏的装进封装白白浪费钱。封装完之后叫FT(Final Test),芯片装进测试座,在ATE自动测试设备上跑完整的测试程序。有些要求高的产品还会做老化测试,高温高压跑一段时间,把早期失效的片子提前筛掉。
测试项目大致分三类。直流参数测试测的是引脚的开短路、漏电流、输入输出电压、电源电流这些静态指标;交流参数测试测建立时间、传输延迟、最高工作频率;功能测试就是给一组激励,看输出对不对。现在大规模数字芯片还会用扫描链、内建自测来做结构测试,覆盖率比传统功能向量高得多。
设备方面,主流ATE平台有泰瑞达的UltraFLEX、爱德万的V93000,还有针对模拟和电源类的专用机台。测试程序一般用厂商自己的语言写,配合测试板和测试座完成信号接入。程序调试是最耗时间的环节,时序不对、电平不匹配、接触不良,都会让良率莫名其妙地掉。
实际量产里最常遇到的坑是接触问题。测试座用久了探针氧化、变形,接触电阻变大,测出来的参数就飘。还有并测的时候,几个site之间资源分配不均,容易出现某个site良率明显偏低。碰到这种情况别急着怀疑芯片,先查测试硬件和程序。
测试成本在芯片总成本里占比不低,尤其是低端芯片,测试时间每省一秒都是钱。所以量产程序都会做测试时间优化,把没必要的项目合并、并行执行,同时保证覆盖率不掉。测试和设计、工艺是三角关系,哪一头出问题都会体现在良率数字上。
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