芯片測試是確保產(chǎn)品良率和成本控制的重要環(huán)節(jié)，主要目的是保證芯片在惡劣環(huán)境下能完全實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)格書所規(guī)定的功能及性能指標(biāo)，以此判斷芯片性能是否符合標(biāo)準(zhǔn)，是否可以進(jìn)入市場。

         隨著產(chǎn)品進(jìn)入高性能CPU、GPU、NPU、DSP和SoC時(shí)代，芯片內(nèi)部集成的模塊越來越多，生產(chǎn)制造過程中的失效模式也相應(yīng)增多，芯片測試的重要性凸顯，現(xiàn)有以封裝為主、測試為輔的一體化構(gòu)造已經(jīng)無法滿足測試需求，封測分離趨勢正在逐步加重。

測試重要性凸顯，封測分離已是大勢所趨

         芯片的測試主要分為三個階段：芯片設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)驗(yàn)證、晶圓制造中的晶圓測試（CP測試）以及封裝完成后的成品測試（FT測試），其中CP測試和FT測試是半導(dǎo)體后道測試的核心環(huán)節(jié)。

1、設(shè)計(jì)驗(yàn)證

         設(shè)計(jì)驗(yàn)證是采用相應(yīng)的驗(yàn)證語言、驗(yàn)證工具及驗(yàn)證方法，在芯片生產(chǎn)之前驗(yàn)證芯片設(shè)計(jì)是否符合芯片定義的需求規(guī)格，是否已經(jīng)完全釋放了風(fēng)險(xiǎn)，發(fā)現(xiàn)并更正了所有的缺陷。

         眾所周知流片費(fèi)用高昂，在芯片生產(chǎn)過程中單單流片就占了總成本的60%。以28nm芯片為例：根據(jù)Gartner的數(shù)據(jù)顯示，28nm制程芯片的平均設(shè)計(jì)成本為3000萬美元。在芯片流片之后再發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)故障基本無法更改，所以芯片設(shè)計(jì)驗(yàn)證處在流片環(huán)節(jié)的上游是減小流片損失的優(yōu)解。

2、CP測試和FT測試

         CP測試在整個芯片制造過程中位于晶圓制造和封裝之間，通過在檢測頭上裝上以金線制成細(xì)如毛發(fā)的探針（probe），與晶粒上的接點(diǎn)（pad）接觸，測試其電氣特性，不合格的晶粒會被標(biāo)上記號，而后當(dāng)晶圓以晶粒為單位切割成獨(dú)立的晶粒時(shí)，標(biāo)有記號的不合格晶粒會被淘汰。

         FT測試是芯片在封裝完成以后進(jìn)行的功能和性能測試，是產(chǎn)品質(zhì)量控制的末尾環(huán)節(jié)。一般來說，CP測試的項(xiàng)目比較多也比較全，F(xiàn)T測試的項(xiàng)目比較少，但都是關(guān)鍵項(xiàng)目，條件嚴(yán)格。

         CP測試與FT測試的持續(xù)時(shí)間與測試覆蓋率直接相關(guān)，測試時(shí)間越長則測試覆蓋率越好。但是收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)也是根據(jù)按照測試時(shí)間而定，測試項(xiàng)越多，測試時(shí)間就會越長，費(fèi)用越高。

         芯片制造過程中的測試成本約占設(shè)計(jì)費(fèi)用的5%，一些公司為節(jié)省成本，流片完成后直接切割封裝，砍去了CP測試的環(huán)節(jié)，只做少量的封裝測試（FT測試）。不過，這樣做的結(jié)果就是一些有故障問題的芯片未能被檢測出來就直接裝機(jī)流向客戶。如果把有功能缺陷的芯片賣給客戶，損失是極其慘重的，不僅是經(jīng)濟(jì)上的賠償，還有損信譽(yù)，對客戶回流意義重大，價(jià)值更是不可估量。

         可見測試再也不是芯片制造的配角更不是封裝的附屬品，芯片測試非常必要，且一定要專注去做。但是這些年，由于長期被迫與封裝捆綁，導(dǎo)致芯片測試業(yè)缺乏承接客戶能力，加之整個行業(yè)起步較慢，在整個發(fā)展過程中面臨諸多困難。

芯片測試需克服的難題

1、芯片測試正在越來越貴。

2、新材料存在諸多不可控性。

         半導(dǎo)體材料是產(chǎn)業(yè)鏈上游中重要的一環(huán)，可以對下游每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)造成影響，越來越多的新材料被加入到芯片中，給芯片測試帶來諸多難題。這些材料或軟或脆，或用于制作薄膜或增加電子遷移率，在測試之前需要進(jìn)行更多的特性表征，甚至還有可能在加工過程或測試中被損壞，這些問題都需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力去解決。

3、高標(biāo)準(zhǔn)的測試需求。

         近兩年自動駕駛車輛或工業(yè)應(yīng)用在不斷進(jìn)步，測試也需要更加嚴(yán)格。尤其在汽車這樣一個對安全性有著高標(biāo)準(zhǔn)的行業(yè)，供應(yīng)鏈中的任何地方都不允許出現(xiàn)性能欠佳的器件，汽車制造商要求零件能夠保證長達(dá)17年零缺陷，開發(fā)具有此缺陷級別的器件就需要進(jìn)行更廣泛的測試，衍生了更精密測試設(shè)備的需求，測試成本自然水漲船高。

4、封裝技術(shù)的演進(jìn)。

         3D封裝技術(shù)的新生，被稱為摩爾定律的延續(xù)。同樣，該封裝中任何芯片的缺陷都難以檢測且代價(jià)昂貴，比如單片3D，它需要對經(jīng)過兩個或更多芯片的信號進(jìn)行跟蹤，測試人員無法直接訪問某些層，為解決這些問題必然代價(jià)巨大。

5、設(shè)備自給率低，成本高昂。

         集成電路測試設(shè)備主要包括測試機(jī)、分選機(jī)和探針臺。國內(nèi)市場占率極低。除了測試設(shè)備以進(jìn)口為主之外，單機(jī)價(jià)值也高達(dá)30萬美元到100萬美元不等，重資產(chǎn)行業(yè)特征明顯，資本投入巨大。之前有不少公司通過自己投資設(shè)備給產(chǎn)品做測試，但設(shè)備更迭需要和芯片技術(shù)演進(jìn)保持一致，考慮到代價(jià)之高，如今除Fabless企業(yè)外，原有IDM、晶圓制造、封裝廠出于成本的考慮多傾向于將測試部分交由第三方測試企業(yè)。隨著第三方測試公司的發(fā)展越來越成熟，測試產(chǎn)品多元化的加速測試方案快速迭代，源源不斷的訂單也已經(jīng)可以保證產(chǎn)能利用率。

         實(shí)際上，一顆芯片能夠進(jìn)入量產(chǎn)不僅需要經(jīng)過一套非常嚴(yán)格的驗(yàn)證測試流程，如特性驗(yàn)證測試(Characterization Test) 和可靠性驗(yàn)證測試 (Reliability Test)，而且需要準(zhǔn)備好一系列高效可靠的測試方案。這一系列的測試方案必須能可靠的分離出好品和壞品，并且需要提供精確的測量數(shù)據(jù)為可靠性測試提供有價(jià)值的信息；同時(shí)必須在特性驗(yàn)證測試中為設(shè)計(jì)人員提供精確可靠的數(shù)據(jù)；還必須高效低成本的在量產(chǎn)中把好品可靠地分離出。

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