测试是维护电子产品质量与品牌的关键一步,也是决定产品成本的关键一步
文︱罗艺
图︱网络
测试验证是半导体厂商进行成品合格率(良率)管理的主要方法,它贯穿于集成电路设计开发、生产制造的全流程,每一个环节的测试结果都对最终良率有影响,综合测试结果是判断一颗芯片产品能否在市场上销售的关键依据。
封装与测试经常被统计在一起,但实际上,测试并不是只存在于封装环节。在芯片开发阶段,就要考虑可测试性设计(DFT),以确保大部分设计功能均能被测试到;在晶圆制造的过程中,需要对工艺控制的关键参数进行检验;晶圆探针测试(CP测试)通过探针来对裸芯片进行基本功能及电气特性检测,以筛查有制造缺陷的裸芯片;通过CP测试的裸芯片被送上封装产线,完成封装的成品进行终测(FT);通过终测的产品,最终将出售到市场上。
“测试是维护电子产品质量与品牌的关键一步,也是决定产品成本的关键一步,把产品上市交给泰瑞达,泰瑞达就是电子产业的品牌捍卫者。” 泰瑞达有限公司业务战略总监Natalian Der强调测试环节在电子产业的重要性。她举了一个例子,汽车里面用到7000多个电子元器件,通常电子元器件的不良率以百万分之一(PPM)来统计,单一元器件1个PPM的不良率在消费电子领域属于优良的指标,但放入汽车中,7000多个电子元器件如果都有1PPM或以上的不良率,折合到整车,每辆车因电子系统导致的不良率就高达0.7%,一千辆车有7辆车会出问题,这对汽车业而言“是无法承受的结果”。
泰瑞达2019第三季度业绩
为了实现电子系统在整车应用上的PPM级别不良率,甚至是所谓的“零公里障碍”,就需要对电子元器件做更严格的筛选,车载电子元器件单一不良率通常在1个PPB(十亿分之一)或以下,寿命要高达10年以上,这自然就依靠测试结果来判断:该批次芯片能不能用、好不好用、能用多久。测试成本高是车载元器件相比消费级元器件成本高的主要原因之一。
Natalian告诉探索科技(techsugar),不管是车载元器件,还是消费用电子元器件,量产测试都是最后一道把关工序,而且是距离上市时间最近的一道工序,所以测试工程师的时间压力非常大。“测试工程师承担着最后的冲刺任务,什么时候测试完成,产品才能够推向市场,测试环节也是成本管控的最后环节,如果不良率太高,将极大影响成本,测试工程师把控良率、提高产量,同时最关键要保证质量,所以测试是芯片生产过程中很重要的环节,成功的测试提供了产品最终质量的保证。”
Natalian介绍,伴随技术的发展,测试工程师的工作也面临着更多挑战。首先,设计工艺的进步提高了集成度,但先进工艺的可靠性相对降低,缺陷率也在增加,而社会对整机产品质量标准要求越来越高,这就给测试工作增加了极大的难度。
其次,芯片开发周期有缩短的趋势。消费电子向来以换代快著称,但Natalian表示,传统的工业电子与汽车电子更新换代速度也在加快,“调查表明,68%的汽车电子芯片在两年内完成开发到上市的工作,越来越短的开发周期,加上越来越多的功能,工程师需要更先进的工具来完成测试工作。”
最后,终端产品多样化导致芯片种类多样化,测试厂商希望测试平台能具备更大灵活性,以适应更多种类芯片的测试,从而降低芯片测试的固定设备投入。
作为老牌测试设备厂商,泰瑞达针对上述挑战已经有应对方案。利用泰瑞达可拓展测试架构,可以满足现代芯片测试对灵活性的需求,无论是模拟、射频还是数字类芯片,只需选择相对应的测试板卡,就可以接入泰瑞达测试系统。
在测试加速上,泰瑞达的解决方案支持并行测试。“并行测试是最有效的加速方法,可以大幅降低单芯片测试时间与成本。同时,泰瑞达的测试环境是图形化界面,测试工程师很容易上手,快速准确地完成测试任务,缩短产品上市时间。”
Natalian还指出,微调整(trim)在测试中越来越常用,在测试时间中所占比例也逐步提高。她表示,先进工艺制造时更容易出现偏差,这时候通过微调整,可以把大部分不达标芯片参数值调整到规格之内。“工艺尺寸越来越小,通过可生产性设计来进行产品修复越来越普遍,尤其是射频和模拟产品。通过trim可以调整电压、电流与频率,让芯片最终满足设计目标。”Natalian解释道,“以射频为例,trim时间达到了整个测试时间的40%以上,甚至能达到60%。”
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