2020年09月27日 | 低级芯片是高级芯片淘汰下来的吗

2020-09-27 来源：创芯大讲堂

芯片制造厂芯片以晶圆为单位进行流水化的工艺，完成所有的工艺步骤之后，晶圆就要进入良率测试环节。同一片晶圆中有的芯片是合格的，有的芯片是不合格的。测试目的就是选出合格的芯片，淘汰不合格的芯片。这个过程就像是征兵工作中的体检，多项体检指标合格的面试者才是可用之才。

每片晶圆由成百上千个方形的芯片组成

如何进行芯片的测试呢？这时就要用到芯片测试机。

某型号芯片测试机外观图

芯片测试：判定芯片的“生”与“死”的分水岭

芯片测试机中，一个重要的组成部分就是芯片测试卡。芯片测试卡中有很多微针结构。在测试的时候，这些微针结构与芯片上固定的位点（所谓的bondpad）接触，依靠这种接触完成电信号的输入与读取。测试完成一个芯片，再测试另外一个芯片。依次完成一片晶圆中所有芯片的测试。

含有微针结构的测试卡

芯片测试卡在工作时不能同时接触所有芯片，只能依次接触单个芯片

上面的动图中，虽然探针卡与芯片只接触了不到一秒，但是就在那不到一秒钟中，它可以完成成百到上万种电信号的测试。比如A回路的电流，B回路的电压，C回路的电容，晶体管的输入输出延迟等等，就跟体检中需要完成视力，听力，血压等多种测试一样。当然，具体测试什么内容，是要根据芯片的功能与目标来决定的。

需要注意的是，只有当所有的电学信号满足要求，才认为它通过了电路测试，这种芯片我们称之为“活芯片”。只要有一种电学信号不满足要求，则认为它没有通过电路测试，这种芯片我们称之为“死芯片”。良率就是活芯片占所有芯片的百分比。

测试完成后，你就会得到这样一张花花绿绿的测试结果图，不过它代表的结果并不是五彩斑斓般的美好，因为——一些色彩代表死芯片。

晶圆测试probe map示意图

假定上图中绿色的代表活性片，其他颜色的代表死芯片，不同的颜色代表不同的“死法”，比如红色代表某回路漏电流过大，蓝色代表某回路击穿电压过小。系统会自动记录这些信息。当晶圆运送到封装厂进行切割与封装时，系统自动剔除死芯片将其报废，而只加工活芯片。

芯片中的“优等生”与“中等生”

活芯片中都是一等一的好货吗？并不是。

因为芯片通过测试环节，只代表它可以按照设计要求完成基本的功能。但是，依旧可以按照重点关注的部分电参数分出个三六九等。

就比如体检中，大多数人都可以拿到结论为健康的体检报告，如果按照重点关注的心率和体脂指标，健康人群中依旧可以分为极其健康和一般健康两类人群。

所以，测试通过的芯片要按照部分电性指标进一步进行等级分类。

对于面向多种市场的芯片，通常的分类做法是：最”健康”的芯片分类为一等货，作为服务器芯片流向企业级市场；中等“健康”的芯片分类为二等货，作为消费级芯片流向电脑、手机等高端消费市场；还算健康但已经离亚健康不远的芯片等级再次之，流向U盘、电子玩具等低端消费市场。

芯片的分级通过封装厂的分拣动作来完成

对于面向单一市场的芯片（比如华为请台积电代工的麒麟980芯片，就只有华为的手机在用），良率测试后，由设计方决定是否按照重要电参数进一步分类。

芯片分类背后的资源分配逻辑

有的人可能会问，芯片商为什么将芯片做如此详尽的分类？显而易见，利益最大化。在利益最大化的同时，也照顾了资源的分配，避免了浪费。比如步步高点读机的存储芯片不需要和服务器存储芯片一样快。

产品的性能能满足其使用场景。杀鸡不需要用牛刀。这就是芯片分类背后的基本逻辑。

回到题主的问题：消费市场的芯片型号区别是否是芯片“完美”程度的差别，是有这种可能，但是不能一概而论。不同的厂商有着不同的型号分类方式，有的可能是设计时候就存在一定的参数差别，有的可能是在封装环节存在差别。

低级芯片