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摩尔定律如何影响芯片测试产业?

2022-01-14 来源:EEWORLD

日前,泰瑞达中国区销售副总经理黄飞鸿结合芯片测试市场的发展趋势,介绍了泰瑞达最新的UltraFLEXplus系列产品,该产品可显著加速芯片的测试流程和效率。


摩尔定律给芯片测试也带来了挑战


众所周知,随着摩尔定律的不断演进,芯片工艺尺寸越来越小,功能也越来越复杂,这种趋势不但给设计和制造带来了挑战,而对于测试来说,同样如此。


黄飞鸿表示,复杂度的提高势必会增加测试时间,首先是随着芯片晶体管数量的增加,对芯片进行校准、修复和测试所需的步骤,也有所增加。其次,则是如果测试要覆盖更多的晶体管,满足最低质量标准所需的故障覆盖率也成为了一个巨大挑战。


所有这些额外的测试都必须在合理的量产成本之内。尽管这一挑战对于设备制造商而言,并不新鲜,但其实现方式已经发生了变化。


黄飞鸿举例道,伴随着CMOS工艺的演进,ATE测试机也在不断进行着革新。比如在20世纪90年代,随着SoC芯片集成度越来越高,芯片集成了更多模拟及电源部分,并且数据接口的传输率不断提高,这时支持高速模拟混合信号测试的机台便孕育而生。


而到了2000年之后,随着芯片的复杂度进一步加剧,芯片测试也成为所有人共同关心的重要话题,同时也成为芯片成本中的重要支出。为此,业界开发了各种测试方法,诸如SCAN测试,BIST测试,JTAG,ATPG的各种DFT方法。但只有这样还不够,90年代,一个测试机台只能一次测试一个器件,于是供应商们纷纷提供支持多工位并行的机台,以提高测试效率。


在2020年之后进入深纳米级时,DFT技术已经无法跟上晶体管的增长幅度,同时机台工位数也不允许无限制扩大。而同时,随着竞争的加剧,产品的上市周期要求不断缩短的同时,生命周期也在缩短。因此在这一系列要求的叠加下,测试产业进入到“复杂性时代”。


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如图所示,测试时间在显著提升,并且各种校准和修复的时间已经占测试时间的一半以上。


同时,黄飞鸿还表示,复杂性还体现在良率方面,随着晶圆尺寸越来越大,良率随之下降,而到了车规级产品中,测试要更为严苛。


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以泰瑞达的产品为例,目前从晶圆到产品的整个过程中,要包括wafer测试、封装测试以及系统测试等,减少测试时间和成本,已不光是测试设备及OSAT所关心的,而是全芯片产业链共同关心的话题。


泰瑞达的应对之道


作为全球主要的ATE供应商,泰瑞达提供了包括芯片、系统、无线、存储等多种测试解决方案。而针对SoC测试,泰瑞达也有包括专注于消费级SoC市场的UltraFLEX一列以及专注于汽车等高功率/模拟市场的Eagle产品家族。


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2020年,UltraFLEXplus上市,迄今已获得了超600台的装机量,应用于五个主要OSAT厂商和两个代工厂中。而其上一代UltraFLEX总装机容量更是超过了5000台。黄飞鸿则总结了全新一代UltraFLEXplus的优势,具体如下:


1.满足复杂时代的测试需求


UltraFLEXplus 增加了工位数,并通过减少多工位测试时间开销来提高并行测试效率,从而满足测试需求。减少测试单元的数量可以最大程度降低总制造成本,测试单元的减少可以转化为更少的探针台和分选器、更低的设备功率和更少的操作人员。


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如图所示,UltraFLEXplus支持更多的site count。


泰瑞达还通过第三代板卡和全新的测试接口板 (DIB) 架构提高了测量的准确性和一致性。此外,得益于高度可扩展和可升级的的架构,测试设备的寿命进一步延长,客户可以继续从原有投资中获益。


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2.提高生产效率


UltraFLEXplus 引入了创新的 PACE运行架构,以最小的工程量创造出最高的测试单元产能。 PACE 取得这一成果,得益于分布式多控制器 (DMC) 架构,以及板卡硬件数据带宽的提高。 多核系统控制器能够保持板卡高效、协调工作,从而提高系统产能。 增加工位数提高生产效率,以及改进并行测试效率,让制造商能够减少 15%-50% 的测试单元部署。

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PACE总线架构下,通过与主机多通道互联,实现更高的带宽


3.Broadside应用接口


UltraFLEXplus 上的“Broadside”应用接口简化了 DIB 布线设计,并改善工位间结果一致性,从而加快上市时间。 与传统的 ATE 相比,Broadside DIB 结构,将板卡较原先结构旋转了 90 度,因此板卡的资源,能够向芯片区域并行传送。 这意味着每个工位,都能够获得与之匹配的信号传输路径。除了接口板的应用区域更大之外,还可以使接口板PCB层数更少,从而优化电源和信号的完整性。通过简化原本复杂的 DIB布局,实现更快的上市时间、更多的工位数和更高的PCB良率。


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如图所示,UltraFLEXplus是两边对称的电源布线,更加对称。


4.IG-XL 软件的延续性


泰瑞达一直采用IG-XL作为其所有SoC机台的统一开发平台,方便客户的测试程序开发工作。据悉,IG-XL至今已有超过一万名相关编程人员,并连续六年被客户评为行业第一编程平台。


黄飞鸿表示,结合第三代数字板卡与IG-XL软件,可以将工程开发时间缩短20%以上。


如何应对缺货危机


对于如今席卷全球的缺货话题,也蔓延到了机台厂商中。黄飞鸿则表示,对于泰瑞达而言,无论是缺芯还是疫情等,相对受影响都较小。首先是公司已经在去年提前备货。此外生产环节,为了满足亚洲市场尤其是中国市场的需求,泰瑞达的产品都是在苏州伟创力进行生产,因此并没有受到任何疫情影响。根据黄飞鸿介绍,目前泰瑞达产品的交付周期为20周左右,而目前业界平均水平是40-52周。

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