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IC芯片到底需要做哪些測試?
時間:2021-08-12 17:07 點擊次數:
測試其實是芯片各個環節中最“便宜”的一步,在這個每家公司都喊著“Cost Down”的激烈市場中,人力成本逐年攀升,晶圓廠和封裝廠都在乙方市場中“叱咤風云”,唯獨只有測試顯得不那么難啃,Cost Down的算盤落到了測試的頭上。
 
但仔細算算,測試省50%,總成本也只省2.5%,流片或封裝省15%,測試就相當于免費了。但測試是產品質量最后一關,若沒有良好的測試,產品PPM【百萬失效率】過高,退回或者賠償都遠遠不是5%的成本能代表的。
 
芯片需要做哪些測試呢?
 
主要分三大類:芯片功能測試、性能測試、可靠性測試,芯片產品要上市三大測試缺一不可。
 
功能測試看芯片對不對
性能測試看芯片好不好
可靠性測試看芯片牢不牢
 
功能測試,是測試芯片的參數、指標、功能,用人話說就是看你十月懷胎生下來的寶貝是騾子是馬拉出來遛遛。
 
性能測試,由于芯片在生產制造過程中,有無數可能的引入缺陷的步驟,即使是同一批晶圓和封裝成品,芯片也各有好壞,所以需要進行篩選,人話說就是雞蛋里挑石頭,把“石頭”芯片丟掉。
 
可靠性測試,芯片通過了功能與性能測試,得到了好的芯片,但是芯片會不會被冬天里最討厭的靜電弄壞,在雷雨天、三伏天、風雪天能否正常工作,以及芯片能用一個月、一年還是十年等等,這些都要通過可靠性測試進行評估。
 
那要實現這些測試,我們有哪些手段呢?
 
測試方法:板級測試、晶圓CP測試、封裝后成品FT測試、系統級SLT測試、可靠性測試,多策并舉。
 
 
板級測試,主要應用于功能測試,使用PCB板+芯片搭建一個“模擬”的芯片工作環境,把芯片的接口都引出,檢測芯片的功能,或者在各種嚴苛環境下看芯片能否正常工作。需要應用的設備主要是儀器儀表,需要制作的主要是EVB評估板。
 
 
晶圓CP測試,常應用于功能測試與性能測試中,了解芯片功能是否正常,以及篩掉芯片晶圓中的故障芯片。CP【Chip Probing】顧名思義就是用探針【Probe】來扎Wafer上的芯片,把各類信號輸入進芯片,把芯片輸出響應抓取并進行比較和計算,也有一些特殊的場景會用來配置調整芯片【Trim】。需要應用的設備主要是自動測試設備【ATE】+探針臺【Prober】+儀器儀表,需要制作的硬件是探針卡【Probe Card】。
 
 
封裝后成品FT測試,常應用與功能測試、性能測試和可靠性測試中,檢查芯片功能是否正常,以及封裝過程中是否有缺陷產生,并且幫助在可靠性測試中用來檢測經過“火雪雷電”之后的芯片是不是還能工作。需要應用的設備主要是自動測試設備【ATE】+機械臂【Handler】+儀器儀表,需要制作的硬件是測試板【Loadboard】+測試插座【Socket】等。
 
 
系統級SLT測試,常應用于功能測試、性能測試和可靠性測試中,常常作為成品FT測試的補充而存在,顧名思義就是在一個系統環境下進行測試,就是把芯片放到它正常工作的環境中運行功能來檢測其好壞,缺點是只能覆蓋一部分的功能,覆蓋率較低所以一般是FT的補充手段。需要應用的設備主要是機械臂【Handler】,需要制作的硬件是系統板【System Board】+測試插座【Socket】。
 
 
可靠性測試,主要就是針對芯片施加各種苛刻環境,比如ESD靜電,就是模擬人體或者模擬工業體去給芯片加瞬間大電壓。再比如老化HTOL【High Temperature Operating Life】,就是在高溫下加速芯片老化,然后估算芯片壽命。還有HAST【Highly Accelerated Stress Test】測試芯片封裝的耐濕能力,待測產品被置于嚴苛的溫度、濕度及壓力下測試,濕氣是否會沿者膠體或膠體與導線架之接口滲入封裝體從而損壞芯片。當然還有很多很多手段,不一而足,未來專欄講解。
 
 
總結與展望
 
芯片測試絕不是一個簡單的雞蛋里挑石頭,不僅僅是“挑剔”“嚴苛”就可以,還需要全流程的控制與參與。
 
從芯片設計開始,就應考慮到如何測試,是否應添加DFT【Design for Test】設計,是否可以通過設計功能自測試【FuncBIST】減少對外圍電路和測試設備的依賴。
 
在芯片開啟驗證的時候,就應考慮最終出具的測試向量,應把驗證的Test Bench按照基于周期【Cycle base】的方式來寫,這樣生成的向量也更容易轉換和避免數據遺漏等等。
 
在芯片流片Tapout階段,芯片測試的方案就應制定完畢,ATE測試的程序開發與CP/FT硬件制作同步執行,確保芯片從晶圓產線下來就開啟調試,把芯片開發周期極大的縮短。
 
最終進入量產階段測試就更重要了,如何去監督控制測試良率,如何應對客訴和PPM低的情況,如何持續的優化測試流程,提升測試程序效率,縮減測試時間,降低測試成本等等等等。

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