芯片到底需要做哪些測試？

做一款芯片最基本的環(huán)節(jié)是設(shè)計->流片->封裝->測試，芯片成本構(gòu)成一般為人力成本20%，流片40%，封裝35%，測試5%【對于先進工藝，流片成本可能超過60%】。

由此可見，測試是芯片各個環(huán)節(jié)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“叱咤風(fēng)云”，唯獨只有測試顯得不那么難啃，Cost Down的算盤落到了測試的頭上。但仔細算算，測試省50%，總成本也只省2.5%，流片或封裝省15%，測試就相當(dāng)于免費了。但測試是產(chǎn)品質(zhì)量最后一關(guān)，若沒有良好的測試，產(chǎn)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。

芯片需要做哪些測試呢？

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

功能測試看芯片對不對性能測試看芯片好不好可靠性測試看芯片牢不牢功能測試，是測試芯片的參數(shù)、指標(biāo)、功能。

性能測試，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，所以需要進行篩選。

可靠性測試，芯片通過了功能與性能測試，得到了好的芯片，但是芯片在雷雨天、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(xiàn)這些測試，我們有哪些手段呢？

測試方法：板級測試、晶圓CP測試、封裝后成品FT測試、系統(tǒng)級SLT測試、可靠性測試，多策并舉。

● 板級測試，主要應(yīng)用于功能測試，使用PCB板+芯片搭建一個“模擬”的芯片工作環(huán)境，把芯片的接口都引出，檢測芯片的功能，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評估板。

● 晶圓CP測試，常應(yīng)用于功能測試與性能測試中，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，把各類信號輸入進芯片，把芯片輸出響應(yīng)抓取并進行比較和計算，也有一些特殊的場景會用來配置調(diào)整芯片【Trim】。需要應(yīng)用的設(shè)備主要是自動測試設(shè)備【ATE】+探針臺【Prober】+儀器儀表，需要制作的硬件是探針卡【Probe Card】。

● 封裝后成品FT測試，常應(yīng)用與功能測試、性能測試和可靠性測試中，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試中用來檢測經(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)備主要是自動測試設(shè)備【ATE】+機械臂【Handler】+儀器儀表，需要制作的硬件是測試板【Loadboard】+測試插座【Socket】等。

● 系統(tǒng)級SLT測試，常應(yīng)用于功能測試、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(tǒng)環(huán)境下進行測試，就是把芯片放到它正常工作的環(huán)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(yīng)用的設(shè)備主要是機械臂【Handler】，需要制作的硬件是系統(tǒng)板【System Board】+測試插座【Socket】。

● 可靠性測試，主要就是針對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】測試芯片封裝的耐濕能力，待測產(chǎn)品被置于嚴(yán)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(dǎo)線架之接口滲入封裝體從而損壞芯片。

總結(jié)與展望

芯片測試絕不是一個簡單的雞蛋里挑石頭，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)計開始，就應(yīng)考慮到如何測試，是否應(yīng)添加DFT【Design for Test】設(shè)計，是否可以通過設(shè)計功能自測試【FuncBIST】減少對外圍電路和測試設(shè)備的依賴。在芯片開啟驗證的時候，就應(yīng)考慮最終出具的測試向量，應(yīng)把驗證的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，芯片測試的方案就應(yīng)制定完畢，ATE測試的程序開發(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。最終進入量產(chǎn)階段測試就更重要了，如何去監(jiān)督控制測試良率，如何應(yīng)對客訴和PPM低的情況，如何持續(xù)的優(yōu)化測試流程，提升測試程序效率，縮減測試時間，降低測試成本等等等等。所以說芯片測試不僅僅是成本的問題，其實是質(zhì)量+效率+成本的平衡藝術(shù)！

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