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別再只盯著光刻機(jī)了!自動化測試對于芯片制造同樣重要

發(fā)布時間:2023-04-12 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】行業(yè)調(diào)研數(shù)據(jù)顯示,芯片行業(yè)的產(chǎn)值和營收一直在不斷提高,同時其地位受到大眾的關(guān)注。光刻機(jī)在芯片領(lǐng)域當(dāng)然獨占鰲頭,但一顆芯片的成功不只取決于光刻部分,測試對芯片的質(zhì)量更有不容忽視的意義。


行業(yè)調(diào)研數(shù)據(jù)顯示,芯片行業(yè)的產(chǎn)值和營收一直在不斷提高,同時其地位受到大眾的關(guān)注。光刻機(jī)在芯片領(lǐng)域當(dāng)然獨占鰲頭,但一顆芯片的成功不只取決于光刻部分,測試對芯片的質(zhì)量更有不容忽視的意義。


不論是更小尺寸的芯片,還是時下火熱的chiplet方式的芯片,都對于芯片測試環(huán)節(jié)提出了更高的挑戰(zhàn),對于測量和測試復(fù)雜度都有了更高的要求。


自動化測試設(shè)備(ATE)


ATE(Automatic Test Equipment)主要是用于自動化和簡化驗證被測物(DUT)的功能和參數(shù)性能。ATE設(shè)備大量應(yīng)用于晶圓生產(chǎn)和封裝的過程中,比如通過對晶圓上的所有單獨集成電路應(yīng)用特殊測試模式來測試它們是否存在功能缺陷(Probe Test)。


還有就是當(dāng)芯片完成封裝之后,要驗證該芯片是否符合設(shè)計要求,滿足相應(yīng)的交直流電氣性能以及相應(yīng)的規(guī)范(Final Test)。上面的這些測試完成之后,芯片才會到后面的模塊化/系統(tǒng)板再到最終產(chǎn)品應(yīng)用,因此ATE設(shè)備在IC測試中扮演非常重要的角色。


別再只盯著光刻機(jī)了!自動化測試對于芯片制造同樣重要


對于市場來說,IC制造商期望降低測試成本,因此就要求ATE設(shè)備的價格不能太貴。高質(zhì)量的測試要求高覆蓋率,大批量并行測試也要求更高的通道密度、更低的單位成本以及功耗,而測試成本并不遵循摩爾定律,因此降低測試成本是未來持續(xù)的挑戰(zhàn)。


自動測試技術(shù)趨勢和挑戰(zhàn)主要集中在高性能計算、存儲器、模擬及射頻以及便攜產(chǎn)品四大板塊,體現(xiàn)在增加吞吐量、降低測試成本、提高功率密度和要求更高的測試速度及帶寬,而ADI在上述的每一個方向均有完善的布局。


ADI 的自動化測試產(chǎn)品


ASSP


ASSP(Application Specific Standard Products)意為專用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品,專用于特定應(yīng)用市場并銷售給多用戶的集成電路(IC)芯片,結(jié)合了模擬、數(shù)字以及混合信號產(chǎn)品,旨在執(zhí)行特定功能或功能集,并以現(xiàn)成的方式提供給產(chǎn)品和系統(tǒng)設(shè)計人員的各種公司。


ASSP最初被設(shè)計為僅供單個客戶使用的ASIC(Application Specific Integrated Circuit),最初的目的實現(xiàn)后ASIC便可逐步作為ASSP廣泛銷售,其他制造商也可以將它們整合到自己的產(chǎn)品中,這可以顯著降低成本并使公司能夠更快地將產(chǎn)品推向市場。


產(chǎn)品分類


ASSP主要分為三類:PE(Pin Electronics)是一個發(fā)送/接收激勵的數(shù)字驅(qū)動/接收裝置、DPS(Device Power Supply或Programmable Power Supplies)是給被測物(DUT)按需供電的可編程電源、PMU(Parametric Measurement Unit)是主要給被測物(DUT)測量電氣參數(shù)的參數(shù)測量單元。


別再只盯著光刻機(jī)了!自動化測試對于芯片制造同樣重要


PE用于產(chǎn)生和接收DUT的數(shù)字信號,擁有高時域精度和高工作頻率,比如對于ADI來說頻率在10MHz~X GHz,并且每個測試機(jī)的通道多、集成度高。


PMU用于輸出和測量電壓和電流,需要較高的測力和測量精度,一般來說電流范圍高達(dá)100 mA,電壓范圍高達(dá)25V。


DPS是給被測物(DUT)按需供電的可編程電源,其實DPS和PMU比較類似,但其對電壓輸出和測量電流的能力相對更高,需要良好的測量精度并支持更高的電流,比如DPS最高可以到安培(A)級別,但是DPS需要能夠穩(wěn)定地驅(qū)動更高的電容負(fù)載,保證被測物(DUT)工作在一個正常的電壓電流環(huán)境內(nèi)。


產(chǎn)品優(yōu)勢


ASSP在無需額外編程的情況下執(zhí)行某些預(yù)先分配的基本任務(wù),對于客戶來說,可以顯著減少所需的產(chǎn)品設(shè)計投資量,加快最終產(chǎn)品上市時間的同時幫助控制成本。


在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的ATE測試市場,以前的信號鏈基本都是獨立且離散的,業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的高性能模擬集成電路制造商ADI看到了ATE測試的一些共性需求,結(jié)合自身優(yōu)勢,將客戶的需求整合到一個芯片,比如將數(shù)字技術(shù)和模擬技術(shù)結(jié)合,做出了一些專門針對整個ATE測試市場的ASSP。


這樣做的好處就是,提高了ATE多通道測試的通道數(shù)用于并行測試,同時也增加了IC復(fù)雜度拓展了特定的測試功能,與分立式解決方案相比每通道成本更低,同時也降低了每通道在芯片內(nèi)部所需的功耗。因此用ASSP后給ATE的設(shè)計帶來了不小的優(yōu)勢。


推薦的產(chǎn)品型號及解析


與ADI合作了三十多年的技術(shù)型授權(quán)代理商Excelpoint世健多年來基于ADI的高性能芯片,打造了多個貼近客戶應(yīng)用需求的解決方案,獲得了市場的認(rèn)可。針對ADI的ASSP系列產(chǎn)品,世健結(jié)合當(dāng)前市場,重點推薦了以下型號。


ADATE320


ADATE320(PE)是一款完整的單芯片ATE解決方案,用于執(zhí)行驅(qū)動器、比較器和有源負(fù)載(DCL)、四象限單引腳參數(shù)測量單元(PPMU)的引腳電子功能。提供三種有源模式:高、低和端接模式以及高阻抗抑制狀態(tài)。


別再只盯著光刻機(jī)了!自動化測試對于芯片制造同樣重要


ADATE320可用作雙通道單端引腳電子通道或單差分通道,有每通道高速窗口比較器和可編程閾值差分比較器,還集成校準(zhǔn)功能以支持精確的電平編程。開路驅(qū)動能力為 ?1.5 V~+4.5 V,支持各種標(biāo)準(zhǔn)ATE及儀器儀表應(yīng)用。

ADATE320提供兩種版本:標(biāo)準(zhǔn)版本具有輸出擺幅為250 mV的高速比較器輸出;ADATE320-1具有400 mV輸出擺幅。


AD5560


AD5560(DPS)是一款高性能、高集成度器件電源,提供精確可編程的驅(qū)動電壓和測量范圍。支持多種可編程測量電流范圍,包括五種內(nèi)部固定范圍和兩種分別提供最高1.2 A和500 mA電流的外部可選范圍(EXTFORCE1和EXTFORCE2)。


別再只盯著光刻機(jī)了!自動化測試對于芯片制造同樣重要


該產(chǎn)品包括所需的DAC電平、設(shè)置驅(qū)動放大器的可編程輸入、箝位和比較器電路,片內(nèi)集成用于DAC功能的失調(diào)和增益校正功能。既可實現(xiàn)高電流下的電壓范圍受裕量和最大功耗限制,也可實現(xiàn)1.2 A以上的電流范圍或高電流與高電壓組合,同時也支持開漏報警輸出和開爾文報警。


AD5522


AD5522(PMU)是一款高性能、高集成度參數(shù)測量單元,包括四個獨立的通道,每個單引腳參數(shù)測量單元(PPMU)通道包括五個16位電壓輸出DAC,可設(shè)置驅(qū)動電壓輸入、箝位輸入和比較器輸入(高和低)的可編程輸入電平。


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提供五個±5 μA~±80 mA的可編程驅(qū)動和測量電流范圍,滿量程電壓范圍為-16.25V~+ 22.5V。每通道提供比較器輸出以便測試和表征器件功能,可通過控制寄存器更改驅(qū)動或測量條件、DAC電平和所選電流范圍。主要應(yīng)用于PPMU、DPS、連續(xù)性和泄漏測試以及SMU精密測量等。


綜上所述,Excelpoint世健認(rèn)為,ATE對于芯片的整個制造環(huán)節(jié)至關(guān)重要,而來自ADI的ASSP能夠降低ATE的成本及功耗,幫助ATE更好地迎戰(zhàn)芯片自動測試的各種挑戰(zhàn)。

(來源:世健)


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