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半导体厂商若何做芯片的出厂测试?_测试_芯片

admin 2024-09-26 11:08:28 0

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CP测试的目的便是在封装前就把坏的芯片筛选出来,以节省封装的本钱。
同时可以更直接的知道Wafer 的良率。
CP测试可检讨fab厂制造的工艺水平。
现在对付一样平常的wafer成熟工艺,很多公司多把CP给省了,以减少CP测试本钱。
详细做不做CP测试,便是封装本钱和CP测试本钱综合考量的结果。

一片晶圆越靠近边缘,die(一个小方格,也便是一个未封装的芯片)出问题的概率越大。

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随着芯片规模的越来越大,测试也更为繁芜。
ATE(Automatic Test Equipment)也就应运而生。
目前ATE公司最大的是Teradyne和爱德万,NI目前也在做这一块,并且很多小公司都在用NI的仪器。
海内的公司有名的有长川科技。

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(图片来自网络侵删)

ATE作为集成了浩瀚高精密的Instruments的设备,价格自然不菲。
一台泰瑞达的高端Ultra Flex可以买上海的几套房!

二、芯片测试流程

在测试之前,当然要有ATE设备,CP测试须要Probe Card, FT测试须要Load board, Socckt等。
来一张百口福吧。
最下边左一是Load Board(又叫DUT Board), 左二是Probe Card.

然后由芯片设计公司来供应Design Spec和Test Spec(datasheet)来制订Test Plan,开拓测试程序,建立测试项。

Test Plan示意图:

一样平常测试常日包含以下测试项:

DC parameters Test

紧张包含以下测试,Continuity测试(又称open/short test)紧张是检讨芯片的引脚以及和机台的连接是否无缺。
别的的测试都是检讨DC电气参数是否在一定的范围内。

Continuity Test

Leakage Test (IIL/IIH)

Power Supply Current Test (IDDQ)

Other Current/Voltage Test (IOZL/IOZH, IOS, VOL/IOL, VOH/IOH)

LDO,DCDC 电源测试。

以下这张图便是open/short test事理示意图,DUT(Device Under Test)的引脚都挂有高下两个保护二极管,根据二极管单引导通以及截至电压的特性,对其拉/灌电流,然后测试电压,看起是否在设定的limit范围内。

全体过程是由ATE里的instruments PE(Pin Electronics)完成的。

Digital Functional Test

这部分的测试紧张是跑测试向量(pattern),pattern则是设计公司的DFT工程师用ATPG(auto test pattern generation)工具天生的。

pattern测试基本便是加勉励,然后捕捉输出,再和期望值进行比较。

与Functional Test相对应的的是Structure Test,包括Scan,Boundary Scan等,Pattern是根据芯片制造过程中产生的的defects和fault 模型来产生的。

运用Structure Test能更好的提高覆盖率。

当然还有Build-in-Self-Test (BIST)紧张是针对memory进行的测试。

AC Parameters Test

紧张是AC Timing Tests,包含Setup Time, Hold Time, Propagation Delay等时序的检讨。

ADC and DAC Test

紧张是数模/模数稠浊测试,检讨旗子暗记经由ADC/DAC后的旗子暗记是否符合期望,这个地方涉及到的旗子暗记知识比较多。
总体来说包含静态测试和动态测试。

Static Test – Histogram method (INL, DNL)

Dynamic Test – SNR, THD, SINAD

除了以上常规测试项,根据芯片的类型不同可能会进行不同的测试,比如RF测试,SerDes高速测试。
Efuse测试等。

一个基本的测试流程图如下:

所有的测试项都是在ATE上实行的,一样平常会实行几秒到几十秒,由于ATE是根据机时来付费的(很少有海思,苹果这种土豪公司一次买数十台),以是缩短测试韶光变得尤其主要!
其余一样平常芯片在量产测试的时候,都是百万颗或者千万颗,每个芯片节省一秒,总体来说缩短的韶光还是很可不雅观的。

在测试实行完成后,ATE会输出一个Datalog,以显示测试结果。
对付测试pass或fail测试项的不同,也会对其进行分类(Bin),末了由Handler分拣。

datalog 示意图:

以上便是芯片的测试完全流程。
再放两张芯片测试的封测厂/实验室的环境图:

至于题主的两个问题:

1、BGA 这样的封装,该当不能多次焊接吧,那又如何上电测试呢?

对付封装好的芯片,常日测试是不须要进行焊接的,它和ATE机台的连接办法是通过socckt和Load board。

socckt也便是放芯片的底座,长这样:

不同大小,不同封装类型的芯片,socckt也不同,有专门的做这个的厂商。

先把芯片放到socckt里,再把socckt放到load board上,load board再放在机台上。
有的load board很重,对很多女同道来说搬起来是有些辛劳啊!

一个load board上面支持放多个socckt,我们称其为site。
示意图如下,共6个site,可以对6个芯片同时进行测试:

2、那么多的功能,真的要写软件一样一样测吗?很费韶光吧

在这里先解释一下,芯片的逻辑功能是有IC验证工程师来完成的,是在流片之前,并不依赖于测试。

而芯片测试里的function test/structure test是跑pattern, 测试的是在制造过程中芯片是否有缺陷,从而影响功能/性能。

以是测试工程师所须要的关心的便是把pattern都跑通,如果跑不通可能会和DFT工程师一起进行diagnosis。

测试工程在写测试项的时候,也不是要一行一行代码去写,常日ATE机台的嵌入式软件都有供应测试项的Template, 只须要填写参数就好。
其余针对一些大客户的成熟测试项,也会开拓一些测试模板,留好必要的参数接口,这样就很方便运用到其他的芯片测试上。

写在末了:

一个完备的的芯片测试不是靠芯片测试工程师一个人完成的,而是须要设计工程师,DFT工程师的支持,以及由可靠的EDA工具,精良的硬件支撑等多方成分共同决定的。

芯片测试是极其主要的一环,有缺陷的芯片能创造的越早越好。
在芯片领域有个十倍定律,从设计-->制造-->封装测试-->系统级运用,每晚创造一个环节,芯片公司付出的本钱将增加十倍!


以是测试是设计公司尤其看重的,如果把有功能毛病的芯片卖给客户,丢失是极其惨重的,不仅是经济上的赔偿,还有损信誉。
因此芯片测试的本钱也越来越高!

在 IC 行业,每一个环节都要十分小心,一次流片的用度在数百万美金,一天的ATE机台利用几百美金。
而一个芯片的利润可能只有几美分。
这也是IC行业投资周期长,收益少的缘故原由,基本前几年都在亏钱。
幸运的是国家越来越重视芯片了,期待海内IC发展能越来越好。

以上,共勉!

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