芯片到底需要做哪些測(cè)試？
做一款芯片最基本的環(huán)節(jié)是設(shè)計(jì)->流片->封裝->測(cè)試，芯片成本構(gòu)成一般為人力成本20%，流片40%，封裝35%，測(cè)試5%【對(duì)于先進(jìn)工藝，流片成本可能超過60%】。
測(cè)試其實(shí)是芯片各個(gè)環(huán)節(jié)中最“便宜”的一步，在這個(gè)每家公司都喊著“Cost Down”的激烈市場(chǎng)中，人力成本逐年攀升，晶圓廠和封裝廠都在乙方市場(chǎng)中“叱咤風(fēng)云”，唯獨(dú)只有測(cè)試顯得不那么難啃，Cost Down的算盤落到了測(cè)試的頭上。但仔細(xì)算算，測(cè)試省50%，總成本也只省2.5%，流片或封裝省15%，測(cè)試就相當(dāng)于免費(fèi)了。但測(cè)試是產(chǎn)品質(zhì)量最后一關(guān)，若沒有良好的測(cè)試，產(chǎn)品PPM【百萬失效率】過高，退回或者賠償都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是5%的成本能代表的。
芯片需要做哪些測(cè)試呢？
主要分三大類：芯片功能測(cè)試、性能測(cè)試、可靠性測(cè)試，芯片產(chǎn)品要上市三大測(cè)試缺一不可。
功能測(cè)試看芯片對(duì)不對(duì)性能測(cè)試看芯片好不好可靠性測(cè)試看芯片牢不牢功能測(cè)試，是測(cè)試芯片的參數(shù)、指標(biāo)、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(cè)試，由于芯片在生產(chǎn)制造過程中，有無數(shù)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(jìn)行篩選，人話說就是雞蛋里挑石頭，把“石頭”芯片丟掉?？煽啃詼y(cè)試，芯片通過了功能與性能測(cè)試，得到了好的芯片，但是芯片會(huì)不會(huì)被冬天里最討厭的靜電弄壞，在雷雨天、三伏天、風(fēng)雪天能否正常工作，以及芯片能用一個(gè)月、一年還是十年等等，這些都要通過可靠性測(cè)試進(jìn)行評(píng)估。那要實(shí)現(xiàn)這些測(cè)試，我們有哪些手段呢？測(cè)試方法：板級(jí)測(cè)試、晶圓CP測(cè)試、封裝后成品FT測(cè)試、系統(tǒng)級(jí)SLT測(cè)試、可靠性測(cè)試，多策并舉。
板級(jí)測(cè)試，主要應(yīng)用于功能測(cè)試，使用PCB板+芯片搭建一個(gè)“模擬”的芯片工作環(huán)境，把芯片的接口都引出，檢測(cè)芯片的功能，或者在各種嚴(yán)苛環(huán)境下看芯片能否正常工作。需要應(yīng)用的設(shè)備主要是儀器儀表，需要制作的主要是EVB評(píng)估板。
晶圓CP測(cè)試，常應(yīng)用于功能測(cè)試與性能測(cè)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(hào)輸入進(jìn)芯片，把芯片輸出響應(yīng)抓取并進(jìn)行比較和計(jì)算，也有一些特殊的場(chǎng)景會(huì)用來配置調(diào)整芯片【Trim】。需要應(yīng)用的設(shè)備主要是自動(dòng)測(cè)試設(shè)備【ATE】+探針臺(tái)【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(cè)試，常應(yīng)用與功能測(cè)試、性能測(cè)試和可靠性測(cè)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(chǎn)生，并且?guī)椭诳煽啃詼y(cè)試中用來檢測(cè)經(jīng)過“火雪雷電”之后的芯片是不是還能工作。需要應(yīng)用的設(shè)備主要是自動(dòng)測(cè)試設(shè)備【ATE】+機(jī)械臂【Handler】+儀器儀表，需要制作的硬件是測(cè)試板【Loadboard】+測(cè)試插座【Socket】等。
系統(tǒng)級(jí)SLT測(cè)試，常應(yīng)用于功能測(cè)試、性能測(cè)試和可靠性測(cè)試中，常常作為成品FT測(cè)試的補(bǔ)充而存在，顧名思義就是在一個(gè)系統(tǒng)環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試，就是把芯片放到它正常工作的環(huán)境中運(yùn)行功能來檢測(cè)其好壞，缺點(diǎn)是只能覆蓋一部分的功能，覆蓋率較低所以一般是FT的補(bǔ)充手段。需要應(yīng)用的設(shè)備主要是機(jī)械臂【Handler】，需要制作的硬件是系統(tǒng)板【System Board】+測(cè)試插座【Socket】。
可靠性測(cè)試，主要就是針對(duì)芯片施加各種苛刻環(huán)境，比如ESD靜電，就是模擬人體或者模擬工業(yè)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(cè)試芯片封裝的耐濕能力，待測(cè)產(chǎn)品被置于嚴(yán)苛的溫度、濕度及壓力下測(cè)試，濕氣是否會(huì)沿者膠體或膠體與導(dǎo)線架之接口滲入封裝體從而損壞芯片。當(dāng)然還有很多很多手段，不一而足，未來專欄講解。
測(cè)試類別與測(cè)試手段關(guān)系圖
總結(jié)與展望
芯片測(cè)試絕不是一個(gè)簡(jiǎn)單的雞蛋里挑石頭，不僅僅是“挑剔”“嚴(yán)苛”就可以，還需要全流程的控制與參與。從芯片設(shè)計(jì)開始，就應(yīng)考慮到如何測(cè)試，是否應(yīng)添加DFT【Design for Test】設(shè)計(jì)，是否可以通過設(shè)計(jì)功能自測(cè)試【FuncBIST】減少對(duì)外圍電路和測(cè)試設(shè)備的依賴。在芯片開啟驗(yàn)證的時(shí)候，就應(yīng)考慮最終出具的測(cè)試向量，應(yīng)把驗(yàn)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(zhuǎn)換和避免數(shù)據(jù)遺漏等等。在芯片流片Tapout階段，芯片測(cè)試的方案就應(yīng)制定完畢，ATE測(cè)試的程序開發(fā)與CP/FT硬件制作同步執(zhí)行，確保芯片從晶圓產(chǎn)線下來就開啟調(diào)試，把芯片開發(fā)周期極大的縮短。最終進(jìn)入量產(chǎn)階段測(cè)試就更重要了，如何去監(jiān)督控制測(cè)試良率，如何應(yīng)對(duì)客訴和PPM低的情況，如何持續(xù)的優(yōu)化測(cè)試流程，提升測(cè)試程序效率，縮減測(cè)試時(shí)間，降低測(cè)試成本等等等等。所以說芯片測(cè)試不僅僅是成本的問題，其實(shí)是質(zhì)量+效率+成本的平衡藝術(shù)！