高速先生成員--王輝東

芯片作為國(guó)之重器，不僅是現(xiàn)代科技發(fā)展的核心引擎，更是國(guó)家戰(zhàn)略安全和經(jīng)濟(jì)自主的重要基石。隨著 5G、AI 芯片測(cè)試頻率突破 112Gbps，ATE 的 PCB 板面臨著前所未有的技術(shù)挑戰(zhàn)，其加工過(guò)程堪稱 “在毫厘之間雕琢極致”，每一步都彰顯著工匠精神的嚴(yán)謹(jǐn)與執(zhí)著。

在芯片產(chǎn)業(yè)的精密鏈條中，ATE（自動(dòng)測(cè)試設(shè)備）的 PCB 板是隱藏的 “神經(jīng)中樞”，它承載著芯片測(cè)試的核心使命，其性能直接決定著芯片的命運(yùn)。

精度是 ATE 的 PCB 板加工的第一道 “生死線”。

接下來(lái)讓我們一起走進(jìn)一博珠海PCB工廠，看一看ATE測(cè)試板的有哪些難點(diǎn)，一博科技的工程師們?cè)趺丛诜酱缰g，繪出傳奇。

名詞解釋:

ATE，全稱Automated Test Equipment，是晶圓和芯片封裝之后，進(jìn)行功能和性能自動(dòng)化測(cè)試的設(shè)備。ATE設(shè)備可以進(jìn)行芯片的參數(shù)測(cè)試、功能測(cè)試、性能測(cè)試、故障檢測(cè)、可靠性測(cè)試等，在半導(dǎo)體的制造過(guò)程中扮演著至關(guān)重要的角色。

ATE主要測(cè)試目的是什么？

功能測(cè)試

測(cè)試芯片的參數(shù)、指標(biāo)、功能，就像十月懷胎，生下的寶貝是騾子是馬，拉出來(lái)溜溜。

性能測(cè)試

由于芯片在生產(chǎn)制造過(guò)程中，有無(wú)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(jìn)行篩選. 所以需要進(jìn)行篩選，就像是雞蛋?挑石頭，把“石頭”芯片丟掉。

可靠性測(cè)試

芯片通過(guò)了功能與性能測(cè)試，得到了好的芯片，風(fēng)霜雨雪，高溫或潮濕濕，靜電等對(duì)芯片的影響。芯片能用?個(gè)月、一年還是十年等等，這些都要通過(guò)可靠性測(cè)試進(jìn)行評(píng)估。

下圖為芯片的生產(chǎn)過(guò)程及需要測(cè)試的具體項(xiàng)目。做?款芯片最基本的環(huán)節(jié)是芯片設(shè)計(jì)->流片->封裝->測(cè)試，測(cè)試是芯片生產(chǎn)中最重要的一環(huán)。

芯片常用的測(cè)試方式：

板級(jí)測(cè)試、晶圓CP測(cè)試、封裝后成品FT測(cè)試、系統(tǒng)級(jí)SLT測(cè)試、可靠性測(cè)試等

不同的測(cè)試方法需要不同的測(cè)試板

板級(jí)測(cè)試（如EVB開(kāi)發(fā)板）

主要應(yīng)用于功能測(cè)試，使用PCB板+芯片搭建?個(gè)“模擬”的芯片?作環(huán)境，把芯片的接?都引出，檢測(cè)芯?的功能，或者在各種嚴(yán)苛環(huán)境下看芯片能否正常?作。EVB板是一種專門(mén)設(shè)計(jì)用于方便使用者評(píng)估、驗(yàn)證和開(kāi)發(fā)集成電路或系統(tǒng)的板卡。為工程師提供了一個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，用于測(cè)試芯片功能、性能參數(shù)以及軟硬件的互操作性。

探針卡（Probe Card）：

探針卡用于測(cè)試未切割和未封裝的半導(dǎo)體器件，通過(guò)對(duì)晶圓上的每個(gè)芯片進(jìn)行電氣測(cè)試，篩選出參數(shù)在要求范圍內(nèi)的器件進(jìn)行封裝。常應(yīng)用于功能測(cè)試與性能測(cè)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。自動(dòng)測(cè)試設(shè)備【ATE】+探針臺(tái)【Prober】+儀器儀表，需要制作的硬件是探針卡【Probe Card】。

負(fù)載板（Load Board）

在Final Test測(cè)試設(shè)備上面需要用到負(fù)載板，負(fù)載板用于在器件封裝后對(duì)器件進(jìn)行功能或性能測(cè)試，篩選出封裝后的不良器件。對(duì)于有高速接口的IC來(lái)講，對(duì)應(yīng)的負(fù)載板通常會(huì)有嚴(yán)格的阻抗要求。?動(dòng)測(cè)試設(shè)備【ATE】+機(jī)械臂【Handler】+儀器儀表，需要制作的硬件是測(cè)試板【Loadboard】+測(cè)試插座【Socket】等。

老化測(cè)試板（Burn-in Board，簡(jiǎn)稱BIB）

老化板（BIB）用于封裝后芯片的老化測(cè)試，如熱循環(huán)或加速開(kāi)關(guān)循環(huán)，以暴露器件的早期失效故障。老化板的PCB材料必須能夠承受長(zhǎng)時(shí)間和反復(fù)的高溫環(huán)境暴露，具有極高的可靠性。

轉(zhuǎn)接板（interposer）:

Interposer是將Probe PCB 的訊號(hào)布線透過(guò)Interposer(載板)中介層的轉(zhuǎn)換讓Probe Head的探針可接收到訊號(hào)，且也可將訊號(hào)順利傳送至測(cè)試機(jī)臺(tái)進(jìn)行判讀.

系統(tǒng)級(jí)測(cè)試（SLT）

是模擬芯片在真實(shí)的使用環(huán)境中運(yùn)行，常應(yīng)用于功能測(cè)試、性能測(cè)試和可靠性測(cè)試中，常常作為成品FT測(cè)試的補(bǔ)充而存在，顧名思義就是在?個(gè)系統(tǒng)環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試，就是把芯片放到它正常?作的環(huán)境中運(yùn)行功能來(lái)檢測(cè)其好壞，缺點(diǎn)是只能覆蓋?部分的功能，覆蓋率較低所以?般是FT的補(bǔ)充?段。

需要應(yīng)用的設(shè)備主要是：機(jī)械臂【Handler】，需要制作的硬件是系統(tǒng)板【System Board】+測(cè)試插座【Socket】。

從上圖可以看出，prober card和interposer為CP端測(cè)試，也就是晶圓端的測(cè)試。CP【Chip Probing】顧名思義就是用探針【Probe】來(lái)扎Wafer上的芯片，把各類信號(hào)輸?進(jìn)芯片，把芯?輸出響應(yīng)抓取并進(jìn)行比較和計(jì)算，挑選出最優(yōu)的芯片。

Load board 和BIB板為芯片封裝后FT端的測(cè)試。封裝后成品FT測(cè)試，常應(yīng)?與功能測(cè)試、性能測(cè)試和可靠性測(cè)試中，檢查芯?功能是否正常，以及封裝過(guò)程中是否有缺陷產(chǎn)?，并且?guī)椭诳煽啃詼y(cè)試中用來(lái)檢測(cè)經(jīng)過(guò)“?雪雷電”之后的芯片是不是還能?作。

探針卡在CP測(cè)試中用于連接測(cè)試機(jī)和Die上的Pad，通常作為L(zhǎng)oadboard的物理接口，在某些情況下ProbeCard通過(guò)插座或者其它接口電路附加 到Loadboard上。

應(yīng)用：晶元切割前，透過(guò)pc可以測(cè)試晶圓品質(zhì)，避免不良產(chǎn)品產(chǎn)生封裝成本。晶圓檢測(cè)是指在晶圓出廠后進(jìn)行封裝前，通過(guò)探針臺(tái)和測(cè)試系統(tǒng)配合使用，對(duì)晶圓上的芯片進(jìn)行功能和性能的測(cè)試。成品測(cè)試是指芯片完成封裝后，通過(guò)分選機(jī)和測(cè)試系統(tǒng)配合使用，對(duì)芯片進(jìn)行功能和電參數(shù)性能測(cè)試，保證出廠的每顆芯片的功能和性能指標(biāo)能夠達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

本期提問(wèn)

關(guān)于 ATE 的介紹，我目前的理解大概是這些～肯定還有很多沒(méi)說(shuō)到的細(xì)節(jié)，大家如果有新認(rèn)識(shí)或補(bǔ)充，歡迎一起聊聊呀！

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