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PCB技術

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IC晶片製造過程需要哪些IC測試?
2023-01-17
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Author:iPCB      分享文章

做一款晶片最基本的環節是設計->流片->封裝->測試,晶片成本構成一般為人力成本20%,流片40%,封裝35%,測試5%【對於先進工藝,流片成本可能超過60%】。


IC測試其實是晶片各個環節中最“便宜”的一步,在這個每家公司都喊著“Cost Down”的激烈市場中,人力成本逐年攀升,晶圓廠和封裝廠都在乙方市場中“叱吒風雲”,唯獨只有IC測試顯得不那麼難啃,Cost Down的算盤落到了IC測試的頭上。

但仔細算算,IC測試省50%,總成本也只省2.5%,IC流片或封裝省15%,IC測試就相當於免費了。 但測試是產品品質最後一關,若沒有良好的IC測試,產品PPM【百萬失效率】過高,退回或者賠償都遠遠不是5%的成本能代表的。


晶片製造的過程需要做哪些晶片測試呢?

主要分三大類:晶片功能測試、性能測試、可靠性測試,晶片產品要上市三大測試缺一不可。

IC測試

功能測試看晶片對不對,性能測試看晶片好不好,可靠性測試看晶片牢不牢。

IC功能測試,是測試晶片的參數、名額、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。

IC性能測試,由於晶片在生產製造過程中,有無數可能的引入缺陷的步驟,即使是同一批晶圓和封裝成品,晶片也各有好壞,所以需要進行篩選,人話說就是雞蛋裏挑石頭,把“石頭”晶片丟掉。

IC可靠性測試,晶片通過了功能與性能測試,得到了好的晶片,但是晶片會不會被冬天裡最討厭的靜電弄壞,在雷雨天、三伏天、風雪天能否正常工作,以及晶片能用一個月、一年還是十年等等,這些都要通過可靠性測試進行評估。


那要實現這些IC測試,我們有哪些手段呢?

IC測試方法:板級測試、晶圓CP測試、封裝後成品FT測試、系統級SLT測試、可靠性測試,多策並舉。

IC板級測試,主要應用於功能測試,使用電路板+晶片搭建一個“類比”的晶片工作環境,把晶片的介面都引出,檢測晶片的功能,或者在各種嚴苛環境下看晶片能否正常工作。 需要應用的設備主要是儀器儀錶,需要製作的主要是EVB評估板。

晶圓CP測試,常應用於功能測試與性能測試中,瞭解晶片功能是否正常,以及篩掉晶片晶圓中的故障晶片。 CP【Chip Probing】顧名思義就是用探針【Probe】來紮Wafer上的晶片,把各類訊號輸入進晶片,把晶片輸出響應抓取並進行比較和計算,也有一些特殊的場景會用來配寘調整晶片【Trim】。 需要應用的設備主要是自動測試設備【ATE】+探針台【Prober】+儀器儀錶,需要製作的硬體是探針卡【Probe Card】。

封裝後成品FT測試,常應用與功能測試、性能測試和可靠性測試中,檢查晶片功能是否正常,以及封裝過程中是否有缺陷產生,並且幫助在可靠性測試中用來檢測經過“火雪雷電”之後的晶片是不是還能工作。 需要應用的設備主要是自動測試設備【ATE】+機械臂【Handler】+儀器儀錶,需要製作的硬體是測試板【Loadboard】+測試插座【Socket】等。

系統級SLT測試,常應用於功能測試、性能測試和可靠性測試中,常常作為成品FT測試的補充而存在,顧名思義就是在一個系統環境下進行測試,就是把晶片放到它正常工作的環境中運行功能來檢測其好壞,缺點是只能覆蓋一部分的功能,覆蓋率較低所以一般是FT的補充手段。 需要應用的設備主要是機械臂【Handler】,需要製作的硬體是系統板【System Board】+測試插座【Socket】。

可靠性測試,主要就是針對晶片施加各種苛刻環境,比如ESD靜電,就是類比人體或者類比工業體去給晶片加瞬間大電壓。 再比如老化HTOL【High Temperature Operating Life】,就是在高溫下加速晶片老化,然後估算晶片壽命。 還有HAST【Highly Accelerated Stress Test】測試晶片封裝的耐濕能力,待測產品被置於嚴苛的溫度、濕度及壓力下測試,濕氣是否會沿者膠體或膠體與導線架之介面滲入封裝體從而損壞晶片。

IC測試

晶片測試絕不是一個簡單的雞蛋裏挑石頭,不僅僅是“挑剔”“嚴苛”就可以,還需要全流程的控制與參與。

從晶片設計開始,就應考慮到如何測試,是否應添加DFT【Design for Test】設計,是否可以通過設計功能自測試【FuncBIST】减少對週邊電路和測試設備的依賴。

在晶片開啟驗證的時候,就應考慮最終出具的測試向量,應把驗證的Test Bench按照基於週期【Cycle base】的管道來寫,這樣生成的向量也更容易轉換和避免數據遺漏。

在晶片流片Tapout階段,晶片測試的方案就應製定完畢,ATE測試的程式開發與CP/FT硬體製作同步執行,確保晶片從晶圓產線下來就開啟調試,把晶片開發週期極大的縮短。

最終進入量產階段測試就更重要了,如何去監督控制測試良率,如何應對客訴和PPM低的情况,如何持續的優化測試流程,提升測試程式效率,縮減測試時間,降低測試成本。

所以說IC晶片測試不僅僅是成本的問題,其實是質量+效率+成本的平衡藝術!