芯片測試科普

    給大家說說芯片測試相關。1測試在芯片産業價值鏈上的位置如下面這個圖表，一顆芯片最終做到終端産品上，一般需要經過芯片設計、晶圓制造、晶圓測試、封裝、成品測試、闆級封裝等這些環節。在整個價值鏈中，芯片公司需要主導的環節主要是芯片設計和測試，其餘的環節都可以由相應的partner來主導或者完成。 圖（1）2測試如何體現在設計的過程中 下圖表示的是設計公司在進行一個新的項目的時候的一般流程，從市場需求出發，到産品tape out進行制造，包含了系統設計、邏輯設計、電路設計、物理設計，到最後開始投入制造。最下面一欄标注了各個設計環節中對于測試的相關考慮，從測試架構、測試邏輯設計、測試模式産生、到各種噪聲/延遲/失效模式綜合、進而産生測試pattern，最後在制造完成後進行測試，對測試數據進行分析，從而分析失效模式，驗證研發。所以，測試本身就是設計，這個是需要在最初就設計好了的，對于設計公司來說，測試至關重要，不亞于電路設計本身。 圖（2）設計公司主要目标是根據市場需求來進行芯片研發，在整個設計過程中，需要一直考慮測試相關的問題，主要有下面幾個原因：1） 随着芯片的複雜度越來越高，芯片内部的模塊越來越多，制造工藝也是越來越先進，對應的失效模式越來越多，而如何能完整有效地測試整個芯片，在設計過程中需要被考慮的比重越來越多。2） 設計、制造、甚至測試本身，都會帶來一定的失效，如何保證設計處理的芯片達到設計目标，如何保證制造出來的芯片達到要求的良率，如何确保測試本身的質量和有效，從而提供給客戶符合産品規範的、質量合格的産品，這些都要求必須在設計開始的第一時間就要考慮測試方案。3） 成本的考量。越早發現失效，越能減少無謂的浪費；設計和制造的冗餘度越高，越能提供最終産品的良率；同時，如果能得到更多的有意義的測試數據，也能反過來提供給設計和制造端有用的信息，從而使得後者有效地分析失效模式，改善設計和制造良率。 3測試的各種

對于芯片來說，有兩種類型的測試，抽樣測試和生産全測。抽樣測試，比如設計過程中的驗證測試，芯片可靠性測試，芯片特性測試等等，這些都是抽測，主要目的是爲了驗證芯片是否符合設計目标，比如驗證測試就是從功能方面來驗證是否符合設計目标，可靠性測試是确認最終芯片的壽命以及是否對環境有一定的魯棒性，而特性測試測試驗證設計的冗餘度。這裏我們主要想跟大家分享一下生産全測的測試，這種是需要100%全測的，這種測試就是把缺陷挑出來，分離壞品和好品的過程。這種測試在芯片的價值鏈中按照不同階段又分成晶圓測試和最終測試（FT，也叫封裝測試或者成品測試），就是上面圖（1）中的紅色部分。 測試相關的各種名詞：ATE-----------Automatic Test Equipment,自動化測試設備，是一個高性能計算機控制的設備的集合，可以實現自動化的測試。Tester---------測試機，是由電子系統組成，這些系統産生信号，建立适當的測試模式，正确地按順序設置，然後使用它們來驅動芯片本身，并抓取芯片的輸出反饋，或者進行記錄，或者和測試機中預期的反饋進行比較，從而判斷好品和壞品。Test Program---測試程序，測試機通過執行一組稱爲測試程序的指令來控制測試硬件DUT-----------Device Under Test,等待測試的器件，我們統稱已經放在測試系統中，等待測試的器件爲DUT。 晶圓、單顆die和封裝的芯片----如下面圖（3）所示圖（3）Wafer就是晶圓，這個由Fab進行生産，上面規則地放着芯片（die），根據die的具體面積，一張晶圓上可以放數百數千甚至數萬顆芯片（die）。Package Device就是封裝好的芯片，根據最終應用的需求，有很多種形式，這個部分由芯片産業價值鏈中的封裝工廠進行完成。 測試系統的基本工作機制：圖（4） 對測試機進行編寫程序，從而使得測試機産生任何類型的信号，多個信号一起組成測試模式或測試向量，在時間軸的某一點上向DUT施加一個測試向量，将DUT産生的輸出反饋輸入測試機的儀器中測量其參數，把測量結果與存儲在測試機中的“編程值”進行比較，如果測量結果在可接受公差範圍内匹配測試機中的“編程值”，那麽這顆DUT就會被認爲是好品，反之則是壞品，按照其失效的種類進行記錄。 晶圓測試(wafer test,或者CP-chip probering)：就是在圖（3）中的晶圓上直接進行測試，下面圖中就是一個完整的晶圓測試自動化系統。Prober--- 與Tester分離的一種機械設備，主要的作用是承載wafer，并且讓wafer内的一顆die的每個bond pads都能連接到probe card的探針上，并且在測試後，移開之前的接觸，同時移動wafer，換另外的die再一次連接到probe card的探針上，并記錄每顆die的測試結果。