CPU是若何做体检和分级的？兼论DFx的重要性_测试_芯片

前几天去参加公司体检，一大早乌泱泱数百个人冲进体检中央，半个小时后就手捧体重超标的报告出来了，真是高效。
想起以前有个同事从来不去体检，怕真创造什么问题，我说他是“讳疾忌医”的范例代表。
身体要定期检讨，早创造问题，早治疗才好。
CPU也一样，从躺在晶圆里面就开始经由一遍遍测试，担保到了我们消费者手中，不会有严重的质量问题。
如果我们搜索硅谷的招聘网站，就会创造Intel和AMD在大量招聘DFT工程师，什么是DFT呢？DFT是Design for Test的缩写，也便是在芯片设计的时候就要考虑芯片测试的问题，在芯片设计的时候就要埋入测试晶体管、电路和接口。
芯片测试关系到千万CPU用户的利用体验，产品的成品率和质量。
它的另一个有趣的功能是可以做产品分级（Classing），这样一个产线上出来的CPU内核，可以根据功能良好的CPU内核数量、好Cache的大小、能达到稳定主频的高低等指标，Fuse身分歧的Sku，如i5、i7等，卖不同的价格。
有些同学进行了过度解读，乃至认为Intel每一代只有一条产线，这是严重缺点的，关于这点我们会在文章的末了谈论。

一个芯片整系统编制造周期大致如下：

个中晶圆（Wafer）的制造相称有趣，关于它我们今后再详细谈论，本日的故事就从成品开始：

芯片封装测试

当代CPU的测试流程如下：

1.分类（Sort）：也叫作Wafer test。
用探针在每个Die外围的接口进行SCAN测试。
示意图是这样：

这个步骤紧张创造芯片制造中的各种毛病。
随着制程的提高，芯片制造中的毛病越来越多，一些范例的毛病如下面这些：

空洞毛病

断裂，Stringer，短缺毛病

现在各个公司在设计时在芯片中加入大量测试晶体管、电路和接口，乃至可以在很短韶光内检测险些每个触发器（Flip-flop）的状态。

没有通过检测的Die被标记废弃。
出问题的Die少，良品率就高；反之则良品率低。
这里 有个比较形象的良品率仿照打算器，大家可以填一下毛病率，直不雅观的不雅观察良品率：

看看撒芝麻的效果

2.切片和封装：这一步实际上和测试关系不大，但糟糕的切片和封装会降落成品率

3. 老化测试（Burn-in）：芯片的可靠性符合浴缸周期：

CPU在开始利用时,失落效率很高（早期失落效期）,但随着产品事情韶光的增加,失落效率迅速降落。
它的缘故原由是由于制造和原材料带来的毛病。
为了尽快度过早期失落效期，把CPU放入高温的环境下洗个澡（heat soaking），并加上高压。
这样几个小时就相称于过了好几周。
在把CPU拿出来测试，不好的淘汰掉，好的就可以进入浴缸曲线的底部稳定期，才能出货。
这个工序叫做老化（Burn-in）测试。

4.定级（Class Test）：这个步骤已经聚焦在Package层面的测试了。
它的紧张两个目的：把前面没有创造，但仍旧有缺陷的和在老化测试中出了问题的CPU过滤掉。
另一个紧张目的是为CPU定级。

出了严重问题的CPU前面就会被淘汰掉，但还可以挽救的就靠这一步了。
如一部分内核破坏：

则标记好的内核；或者一部分Cache破坏，则标记好的Cache；还有一些内核的一部分达不到很高的频率，就标记低频CPU；GPU破坏，就标记无GPU；等等。
这些信息末了写在Fuse信息表里，变成了各种各样SKU。
这个过程便是Binning。

5. PPV （Produce平台测试）：放在主板上进行末了的测试。
这是到消费者手前末了一关，但能做的测试非常有限。

上面的Binning的过程，会让有些同学产生误解，认为所有i3，i5和i7都是一个产线出来的，再Binning身分歧的产品。
实际上，Intel在每一代都会定义几种不同的SKU，如H，U，Y等等，它们的Die大小本身便是不同的。
这个成分，加上Binning的结果，组合成几十种Sku，i3还有部分小核Atom的产品线。
实际上，区分i5是Binning的结果，还是设计如此没有太大意义，关键是价格和性能是否符合自己的预期。

从全体测试流程可以看出，越早创造问题，办理问题的代价越小。
出了问题的CPU最好在给到终极客户那里之前就得到充分验证，并供应丰富的手段帮助调试，于是这些总的搜集起来便是DFx，x在这里代表一个凑集，它包括：DFD、DFT和DFM：

随着制程的提高，芯片制造中的毛病越来越多和不可避免，从而DFx的主要性也越来越高。
设计良好的DFx，乃至可以减少流片的次数。
无怪乎，硅谷从事DFx的人越来越多。
我创造海内芯片制造这块重视度不足，pre-silicon的验证也远远不敷。
大概这里能够创造新的商机！