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由摩爾精英主辦的《半導(dǎo)體測試經(jīng)濟學》線上研討會反響熱烈。研討會從測試對產(chǎn)品盈利的直接或間接影響、測試中顯性及隱性成本的深度剖析以及如何避免量產(chǎn)測試中的誤區(qū)等角度進行分享。在會中及會后我們收到了許多與會嘉賓提出的問題。在此我們將通過本期內(nèi)容,匯總此次研討會中收集的熱點話題進行進一步的解答。
誤區(qū)1:
為了達到量產(chǎn)測試高的UPH (Unit Per Hour) 必須使用貴的高端測試機?
分析:
● 通常,貴的高端測試機的儀器資源數(shù)目比較多而且性能也比較高。
● 儀器資源數(shù)的增加能增加同測數(shù)從而提高量產(chǎn)測試的UPH。
● 測試機配有昂貴的高性能儀器主要目的是提升特征性測試(characterization test)的覆蓋率,并不是為了提高量產(chǎn)UPH。相反,在大部分情況下,儀器的高性能在量產(chǎn)測試中并不一定被使用,反而會增加測試機的折舊成本而增加量產(chǎn)測試費用。
◆ 觀眾提問一:
在量產(chǎn)的時候如果能用高端測試機測試,比如Serdes、PCIE等高速接口用高端設(shè)備測,是否有更好的覆蓋率及更好的質(zhì)量?如果用便宜的設(shè)備測試性價比該怎么評估?
◇ 摩爾精英建議:
首先,在任何大規(guī)模生產(chǎn)中,生產(chǎn)成本一定是我們最優(yōu)先考慮的事。因此,采用“最合適而不是最昂貴、最高端的ATE測試設(shè)備”來開發(fā)量產(chǎn)測試方案是芯片測試工程決策人首先要考慮的原則。其實,芯片測試的覆蓋率、測試的質(zhì)量,和所用的機臺的性能并不是100%正相關(guān)。量產(chǎn)和驗證不同,芯片量產(chǎn)測試方案的開發(fā),應(yīng)該以defect-oriented為指導(dǎo)思想,提升覆蓋率,保障質(zhì)量。在Defect-oriented的原則下,并不是所有測試項目都需要最高規(guī)格的儀器。再次,對于Serdes,例如PCIE,目前應(yīng)用已經(jīng)在10Gbps以上,例如PCIE Gen4.0數(shù)據(jù)速度為16GT/s, PCIE Gen5.0 數(shù)據(jù)速度為32GT/s。這些都已經(jīng)超過目前業(yè)內(nèi)最新、最昂貴的ATE機臺的高速數(shù)字板卡所能覆蓋的范圍。對于high-speed IO, 最好的量產(chǎn)測試方法還是做tx/rx loopback test。
總而言之,應(yīng)該選擇適合所測芯片的ATE測試機,而不是“只買貴的、不買對的”。
◆ 觀眾提問二:
為什么說高性能測試項在量產(chǎn)測試中并不是必須的?難道保證品質(zhì)不是最重要的嗎?
◇ 摩爾精英建議:
對于一些特高性能的測試項,比如高速數(shù)據(jù)接口,在量產(chǎn)中如果直接進行測試,一方面對測試機要求比較高,另一方面量產(chǎn)測試穩(wěn)定性也比較難以控制。對于一個經(jīng)過Characterization驗證過設(shè)計合格的產(chǎn)品,我們在量產(chǎn)中可以采用defect-oriented測試方案,如在DFT(Design for Test)中設(shè)計一些BIST或Loopback方案,也可以在測試板上采用golden units對測的方案。如果設(shè)計很Marginal必須要直接測量這些參數(shù),我們就必須使用昂貴高端測試機或外掛實驗室設(shè)備進行量產(chǎn),量產(chǎn)測試流程在工廠端也需要進行比較好的監(jiān)控和維護。
誤區(qū)2:
FT是量產(chǎn)測試的最后測試環(huán)節(jié),為了保證質(zhì)量,F(xiàn)T必須要有高的測試覆蓋率嗎?
分析:
● 對于一個設(shè)計合格的芯片,壞品主要是從晶圓制造和封裝這兩個生產(chǎn)流程引入的。CP測試可以分離出晶圓制造引入的壞品;FT測試除了可以分離出晶圓制造引入的壞品,還能分離出封裝引入的壞品。
● CP流程的設(shè)立主要是為了:提高FT的良率以免除壞品的封裝費用;提供封裝后無法完成的測試。
● 通常,海量芯片的測試包含CP和FT,CP+FT覆蓋整個芯片的所需的測試。根據(jù)芯片的特點,可以合理分配測試項在CP和FT流程中。
【實例】 一個簡單的模擬電源管理芯片,原先只有FT測試,但由于受限于分選機,只能并測4工位,無法滿足封測廠的UPH要求。因此,新增了CP流程,并測數(shù)為16。經(jīng)合理分配測試項,F(xiàn)T注重由封裝引入的故障對應(yīng)的測試項,其它都由CP覆蓋。最終,F(xiàn)T不但滿足封測廠的UPH要求,而且整體測試方案不但保證的產(chǎn)品質(zhì)量也降低了測試費用。
◆ 觀眾提問三:
FT不增加覆蓋率,都放CP測,那封裝引入的故障被漏掉改怎么辦?怎么區(qū)分哪些測試項應(yīng)該放CP,哪些應(yīng)該放FT,哪些兩邊都要放?
◇ 摩爾精英建議:
CP不能覆蓋封裝引入的defect,而且封裝也會影響芯片的一些性能參數(shù),F(xiàn)T必須覆蓋CP不能覆蓋的測試項和受封裝影響的測試項。如何分配CP和FT的測試項,需要和設(shè)計工程師協(xié)助完成。
另外,還需要考慮芯片的特點和測試硬件的費用和性能。例如,我以前的手機模擬芯片有300+ pads,如果CP要測8工位,需要用昂貴的垂直針。因為工藝比較成熟良率也比較高,我們決定CP用懸臂針測2工位,測試項主要包含有良率損失的測試項。
誤區(qū)3:
量產(chǎn)測試必須要測產(chǎn)品規(guī)范書上的所有參數(shù)和使用產(chǎn)品規(guī)范書上的上下限嗎?
分析:
● 傳統(tǒng)定義:好的產(chǎn)品是完全符合技術(shù)規(guī)范的產(chǎn)品。要保證一個產(chǎn)品是好的,必須:
○ 測試每個規(guī)范書上的參數(shù);
○ 進行老化測試保證使用壽命;
○ 完成用戶端的校對。
● 實用定義:好的產(chǎn)品 = 好的設(shè)計 + 好的制造
○ 好的設(shè)計:通過設(shè)計驗證和多個process lots的特性測試,產(chǎn)品的參數(shù)符合技術(shù)規(guī)范的要求;
○ 好的制造:沒有制造引入的defects和outliers。
● 對于一個設(shè)計合格的產(chǎn)品,量產(chǎn)測試的重點是快速找出制造過程中導(dǎo)入的defects和outliers。量產(chǎn)測試是一個defect-oriented test。
圖:defect-oriented test
◆ 觀眾提問四
我們怎么預(yù)判芯片會有哪些defects和outliers?然后再針對可能會有的問題,去設(shè)計最小化的測試來覆蓋,成本是降低了,那么質(zhì)量該如何保證?
◇ 摩爾精英建議:
Defect必須在量產(chǎn)測試中被screen out,而且可以有針對地被快速查出來。有些測試項盡管測試結(jié)果在spec limits里面,但根據(jù)數(shù)據(jù)分布屬于outlier,其實也建議被screen out,量產(chǎn)測試的limits可以通過數(shù)據(jù)分析來制定。
好的芯片產(chǎn)品 = 好的設(shè)計 + 好的制造。好的設(shè)計除了設(shè)計工程師的設(shè)計和大量仿真,更重要的是要結(jié)果嚴格的design verification、qualification和characterization來驗證。其實,只有設(shè)計合格的產(chǎn)品才能投入量產(chǎn),否則會有良率等問題。對于,合格設(shè)計的產(chǎn)品,量產(chǎn)測試的目的不是設(shè)計最小化測試,而是設(shè)計最有效的測試將生產(chǎn)引入的defects快速地查出來,量產(chǎn)測試是一個defect-oriented測試。
誤區(qū)4:
封裝和測試必須在同一個廠嗎?
分析:
● 封裝和測試在同一個廠的優(yōu)點:
○ 減少運輸過程花費的時間;
○ 減少運輸?shù)馁M用和可能帶來的質(zhì)量風險。
● 封裝和測試分開的優(yōu)點:
○ 產(chǎn)能靈活,不受制于封裝廠內(nèi)測試產(chǎn)能;
○ 質(zhì)量管理增強,區(qū)分晶圓與封裝質(zhì)量問題;
○ 供應(yīng)鏈管理能力增強,多封裝廠訂單管控增強。
◆ 觀眾提問五:
在晶圓廠到封裝廠中物流發(fā)生的風險到底有多大?
◇ 摩爾精英建議:
我在這個行業(yè)工作30多年了,其實在物流的風險上看到的案例也不是很多,甚至許多誤操作呢(例如晶片的處置不當, IC混料,數(shù)量算錯,錯誤寄送等等)會甩鍋給物流,其實現(xiàn)在包裝的技術(shù)相當?shù)牟诲e, 也有Drop test等手段在驗證產(chǎn)品的 魯棒性(Robustness) ,可以說大家都做了很多,物流對于品質(zhì)的沖擊是可以預(yù)測的,物流風險更多的其實是成本的問題,而目前這個成本是可以通過保險的方式覆蓋的,萬分之八左右的保費相比于成本而言是相對可控的。
最后插幾句我個人的所見所想,我在行業(yè)內(nèi)這么多年看到在物流中發(fā)生的"遺失",其實發(fā)現(xiàn)有部分都是"內(nèi)賊"搞出的問題,在DRAM瘋狂漲價的時代,的確有一些不好的失竊甚至是搶劫問題,后來也證明是里應(yīng)外合的產(chǎn)物。在一些地區(qū)除了失竊,物流環(huán)節(jié)的其他實際貨損倒是少見。最后建議大家在考慮物流風險上面,除了保險等手段,還可以在芯片的設(shè)計端增加更多的Tracebility(Efuse/OTP/MTP),不光可以保證芯片供應(yīng)鏈安全,還可以增加更豐富的管理手段。
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