别再只盯着光刻机了！自动化测试对于芯片制造同样重要

只看该作者 · 2023-4-12 14:34

本帖最后由 Bruce9942 于 2023-4-12 14:36 编辑

行业调研数据显示，芯片行业的产值和营收一直在不断提高，同时其地位受到大众的关注。光刻机在芯片领域当然独占鳌头，但一颗芯片的成功不只取决于光刻部分，测试对芯片的质量更有不容忽视的意义。

不论是更小尺寸的芯片，还是时下火热的 chiplet 方式的芯片，都对于芯片测试环节提出了更高的挑战，对于测量和测试复杂度都有了更高的要求。

自动化测试设备（ATE）

ATE(Automatic Test Equipment) 主要是用于自动化和简化验证被测物(DUT)的功能和参数性能。ATE设备大量应用于晶圆生产和封装的过程中，比如通过对晶圆上的所有单独集成电路应用特殊测试模式来测试它们是否存在功能缺陷(Probe Test)。

还有就是当芯片完成封装之后，要验证该芯片是否符合设计要求，满足相应的交直流电气性能以及相应的规范(Final Test)。上面的这些测试完成之后，芯片才会到后面的模块化/系统板再到最终产品应用，因此ATE设备在IC测试中扮演非常重要的角色。

对于市场来说，IC 制造商期望降低测试成本，因此就要求 ATE 设备的价格不能太贵。高质量的测试要求高覆盖率，大批量并行测试也要求更高的通道密度、更低的单位成本以及功耗，而测试成本并不遵循摩尔定律，因此降低测试成本是未来持续的挑战。

自动测试技术趋势和挑战主要集中在高性能计算、存储器、模拟及射频以及便携产品四大板块，体现在增加吞吐量、降低测试成本、提高功率密度和要求更高的测试速度及带宽，而ADI在上述的每一个方向均有完善的布局。

ADI 的自动化测试产品

• ASSP
ASSP(Application Specific Standard Products) 意为专用标准产品，专用于特定应用市场并销售给多用户的集成电路(IC)芯片，结合了模拟、数字以及混合信号产品，旨在执行特定功能或功能集，并以现成的方式提供给产品和系统设计人员的各种公司。

ASSP 最初被设计为仅供单个客户使用的 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)，最初的目的实现后 ASIC 便可逐步作为 ASSP 广泛销售，其他制造商也可以将它们整合到自己的产品中，这可以显著降低成本并使公司能够更快地将产品推向市场。

• 产品分类
ASSP 主要分为三类：PE(Pin Electronics) 是一个发送/接收激励的数字驱动/接收装置、DPS(Device Power Supply 或 Programmable Power Supplies)是给被测物(DUT)按需供电的可编程电源、PMU(Parametric Measurement Unit) 是主要给被测物(DUT)测量电气参数的参数测量单元。

PE 用于产生和接收 DUT 的数字信号，拥有高时域精度和高工作频率，比如对于 ADI 来说频率在 10MHz~X GHz，并且每个测试机的通道多、集成度高。

PMU 用于输出和测量电压和电流，需要较高的测力和测量精度，一般来说电流范围高达 100 mA，电压范围高达 25V。

DPS 是给被测物(DUT)按需供电的可编程电源，其实 DPS 和 PMU 比较类似，但其对电压输出和测量电流的能力相对更高，需要良好的测量精度并支持更高的电流，比如 DPS 最高可以到安培(A)级别，但是 DPS 需要能够稳定地驱动更高的电容负载，保证被测物(DUT)工作在一个正常的电压电流环境内。

• 产品优势
ASSP 在无需额外编程的情况下执行某些预先分配的基本任务，对于客户来说，可以显著减少所需的产品设计投资量，加快最终产品上市时间的同时帮助控制成本。

在半导体产业的ATE测试市场，以前的信号链基本都是独立且离散的，业内领先的高性能模拟集成电路制造商 ADI 看到了 ATE 测试的一些共性需求，结合自身优势，将客户的需求整合到一个芯片，比如将数字技术和模拟技术结合，做出了一些专门针对整个 ATE 测试市场的 ASSP。

这样做的好处就是，提高了 ATE 多通道测试的通道数用于并行测试，同时也增加了 IC 复杂度拓展了特定的测试功能，与分立式解决方案相比每通道成本更低，同时也降低了每通道在芯片内部所需的功耗。因此用 ASSP 后给 ATE 的设计带来了不小的优势。

推荐的产品型号及解析

与 ADI 合作了三十多年的技术型授权代理商 Excelpoint 世健多年来基于 ADI 的高性能芯片，打造了多个贴近客户应用需求的解决方案，获得了市场的认可。针对 ADI 的 ASSP 系列产品，世健结合当前市场，重点推荐了以下型号。

• ADATE320
ADATE320(PE) 是一款完整的单芯片 ATE 解决方案，用于执行驱动器、比较器和有源负载(DCL)、四象限单引脚参数测量单元(PPMU)的引脚电子功能。提供三种有源模式：高、低和端接模式以及高阻抗抑制状态。

ADATE320 可用作双通道单端引脚电子通道或单差分通道，有每通道高速窗口比较器和可编程阈值差分比较器，还集成校准功能以支持精确的电平编程。开路驱动能力为 −1.5 V~+4.5 V，支持各种标准 ATE 及仪器仪表应用。

ADATE320 提供两种版本：标准版本具有输出摆幅为 250 mV 的高速比较器输出;ADATE320-1 具有 400 mV 输出摆幅。

• AD5560
AD5560(DPS) 是一款高性能、高集成度器件电源，提供精确可编程的驱动电压和测量范围。支持多种可编程测量电流范围，包括五种内部固定范围和两种分别提供最高 1.2 A 和 500 mA 电流的外部可选范围(EXTFORCE1 和 EXTFORCE2)。

该产品包括所需的 DAC 电平、设置驱动放大器的可编程输入、箝位和比较器电路，片内集成用于 DAC 功能的失调和增益校正功能。既可实现高电流下的电压范围受裕量和最大功耗限制，也可实现 1.2 A 以上的电流范围或高电流与高电压组合，同时也支持开漏报警输出和开尔文报警。

• AD5522
AD5522(PMU) 是一款高性能、高集成度参数测量单元，包括四个独立的通道，每个单引脚参数测量单元(PPMU)通道包括五个 16 位电压输出 DAC，可设置驱动电压输入、箝位输入和比较器输入(高和低)的可编程输入电平。

提供五个 ±5 μA~±80 mA 的可编程驱动和测量电流范围，满量程电压范围为 -16.25V~+ 22.5V。每通道提供比较器输出以便测试和表征器件功能，可通过控制寄存器更改驱动或测量条件、DAC 电平和所选电流范围。主要应用于 PPMU、DPS、连续性和泄漏测试以及 SMU 精密测量等。

综上所述，Excelpoint 世健认为，ATE 对于芯片的整个制造环节至关重要，而来自 ADI 的 ASSP 能够降低 ATE 的成本及功耗，帮助 ATE 更好地迎战芯片自动测试的各种挑战。

1万 · 2023-4-15 09:35

光刻机和自动化测试都很重要，还有支持这些设备运作的软件也很重要啊，没有软件支持，硬件设备也是一坨铁不能运行哦

只看该作者 · 2023-4-16 22:47

路过。！！！！

1万 · 2023-4-17 13:26

自动化测试如何对芯片进行批量测试呢每一片芯片出厂都会进行测试吗

只看该作者 · 2023-4-21 15:42

对于市场来说，IC 制造商期望降低测试成本，因此就要求 ATE 设备的价格不能太贵。高质量的测试要求高覆盖率，大批量并行测试也要求更高的通道密度、更低的单位成本以及功耗，而测试成本并不遵循摩尔定律，因此降低测试成本是未来持续的挑战。

只看该作者 · 2023-4-21 15:48

第一次了解，学习了

只看该作者 · 2023-4-21 15:50

在芯片制造过程中，不可避免的会出现一些缺陷，芯片测试便是为了找出不良品。，如果缺少测试环节，将有缺陷的芯片送至客户手中，后续造成的损失将不可估量，且直接影响企业声誉，因此芯片测试的重要性不言而喻！

只看该作者 · 2023-4-21 15:52

其实我觉得吧，对于芯片来说光刻机是高集成化芯片的必要条件。本文中所诉的ADI 的自动化测试产品作为一个可以验证芯片质量的产品也同样必不可少，但核心工艺仍然是光刻机技术。ADI自动化测试产品解决方案和产品的研究有助于芯片行业的进步。其实这是一种思想，一个体系的完善必须有产有检，产检结合才能保证行业的良性发展。
最后这个文章提出的观点要提前盯住检测行业的发展，我非常认同。光刻机技术和芯片检测技术没有优略之分，相辅相成，大力研究光刻机的同时也确实应该提前着手检测技术的跟进。

只看该作者 · 2023-4-21 15:53

这篇文章之前在 Excelpoint世健的公众号上看到过，主要还是ADI在自动化测试设备上的方案，对方案细节有所了解，更主要的是了解了过个环节，还是有帮助的！！！

只看该作者 · 2023-4-21 15:57

由于芯片结构及制造工艺流程复杂，为使制造完成的芯片达到标准要求，需要对芯片进行测试，以保证便将良品率。
测试工程师需要自动化测试平台开发对电气连接性能、功能和参数进行测试，通过程序会据测试结果判定芯片质量，自动化测试可极大提高芯片质量和产业化程度。

只看该作者 · 2023-4-21 15:59

光刻机技术和ADI检测技术，都是打破垄断的关键步骤。光刻机是芯片集成化生产技术的必要条件，ADI检测技术和方案是保障芯片质量的必须步骤，产检结合才能促进芯片行业的良性发展进步。认同文章观点

1万 · 2023-4-21 16:02

自动化测试在芯片制造中的重要性不容忽视。芯片制造过程中需要进行大量的测试和验证，以确保每个芯片都符合规格和性能要求。这些测试需要高度精确和重复性，同时需要尽可能快速地完成。

以下是自动化测试在芯片制造中的几个方面的重要性：

提高生产效率：通过自动化测试，可以大大提高芯片生产的效率和速度。自动化测试可以在短时间内完成大量测试，从而减少测试时间和生产周期，提高生产效率和产量。

提高测试准确性：自动化测试可以消除人为错误的风险，并确保每个芯片都按照同样的标准进行测试。这种一致性可以提高测试的准确性和可靠性，从而提高产品质量。

减少测试成本：自动化测试可以大大减少测试的成本。通过减少人工测试的需求，减少错误和重复测试，以及提高测试效率，可以降低测试成本。

提高产品质量：自动化测试可以确保每个芯片都符合规格和性能要求。通过在芯片生产过程中进行自动化测试，可以确保产品的质量达到预期，从而提高客户满意度和信任度。

因此，自动化测试在芯片制造中非常重要，可以提高生产效率，减少成本，提高产品质量，并确保每个芯片都符合规格和性能要求。

只看该作者 · 2023-4-21 16:21

ASSP设备中PMU（Parametric Measurement Unit），对于PCB的跨电源域有较高的要求，如果芯片支持跨电源域检测的功能，在设计产品时可以减小尺寸，除了文中提到的ADI的芯片外，MicroChip的AVR64DD32也支持跨电源域的功能，起初不知道这功能有啥用，在这边学习到了其有用的地方，感谢分享。