一文介紹半導(dǎo)體芯片各類測試

半導(dǎo)體芯片測試是指對芯片在制造和封裝環(huán)節(jié)進(jìn)行的，為檢查其電氣特性、功能和性能等進(jìn)行的驗證，目的是判斷其是否符合設(shè)計要求。

集成電路測試分為三部分，包括芯片設(shè)計驗證、晶圓制造、封裝環(huán)節(jié)的測試，這3部分測試涵蓋了芯片的整個生命過程。

下面重點介紹晶圓制造和封裝兩大核心芯片測試環(huán)節(jié)，晶圓制造主要是WAT（Wafer Acceptance Test，晶圓接受測試）和CP（Chip Probing，晶圓探針測試）,封裝環(huán)節(jié)主要FT（Final Test，最終測試）。

WAT是Wafer Acceptance Test，晶圓接受測試：業(yè)界也稱WAT為工藝控制監(jiān)測（Process Control Monitor，PCM）。對專門的測試圖形（test key）的測試，通過電參數(shù)來監(jiān)控各步工藝是否正常和穩(wěn)定。

WAT測試內(nèi)容：電氣性能測量。例如，測量晶圓上不同測試結(jié)構(gòu)的電壓、電流等。工藝穩(wěn)定性評估。通過對wafer的不同區(qū)域進(jìn)行取樣，評估制程的均勻性和穩(wěn)定性。

晶圓測試（CP）：在晶圓尚未切割前，通過探針卡（Probe Card）接觸芯片Pad，利用自動探針臺和ATE測試機臺系統(tǒng)（如Accretech、TEL、Teradyne、長川科技等）對每顆裸片（Die）進(jìn)行功能和參數(shù)篩選，及時剔除不合格芯片，有效提升后續(xù)封裝良率。

CP測試項目：包括一些基礎(chǔ)的電氣參數(shù)，比如I/O Open/Short、芯片ID讀取、閾值電壓（Vt）、導(dǎo)通電阻（Rdson）、漏電流（Idss）、擊穿電壓（BVdss）等。這些都是半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)參數(shù)檢測，在封裝成成品之前，對CP測試不良的進(jìn)行標(biāo)記，記錄mapping后續(xù)機械臂會根據(jù)mapping來抓取良品進(jìn)行后面的封裝作業(yè)。

最終測試（FT）：在芯片完成封裝后，通過測試座子（Test Socket）開展最終功能、電氣和可靠性測試，確認(rèn)封裝過程中無新增缺陷，并根據(jù)需要進(jìn)行Burn-in（老化）環(huán)境測試和壓力測試，確保芯片品質(zhì)達(dá)到出廠標(biāo)準(zhǔn)。

FT測試主要采用ATE測試系統(tǒng)、溫箱以及Handler上下料設(shè)備，代表廠商包括Teradyne、Advantest、Turbocats?、Cohu及國內(nèi)的長川科技、華峰測控等。

測試項目：FT測試的項目包括功能測試、電氣特性測試以及一些特殊的耐久性測試。例如，高電流測試、待機測試、功耗測試等項目都需要在封裝后的FT階段進(jìn)行，因為此時的芯片更接近實際應(yīng)用場景，測試設(shè)備也能承受更大的電流和電壓。

按照成品芯片的測試段分為以下四類：功能測試、參數(shù)測試、可靠性測試。

1. 功能測試（Functional Test）

目的：驗證芯片邏輯功能是否符合設(shè)計規(guī)范。

方法：利用自動測試設(shè)備（ATE，Automatic Test Equipment），根據(jù)測試矢量（Test Vector）對芯片施加輸入信號，檢測輸出是否與預(yù)期一致。驗證邏輯單元、接口協(xié)議等是否正常工作。

儀器設(shè)備：ATE自動測試設(shè)備?、邏輯分析儀。

國內(nèi)測試服務(wù)商：長電科技、華天科技、長川科技、精測電子，季豐電子等。海外測試服務(wù)商：Advantest、Teradyne、Cohu、National Instruments。

2.參數(shù)測試（Parametric Test）

目的：測量電壓、電流、時序、功耗、噪聲等關(guān)鍵參數(shù)，保證芯片的電氣性能達(dá)標(biāo)。

方法：利用探針臺+參數(shù)測試儀對各引腳進(jìn)行IV特性測試。時序測量設(shè)備檢測關(guān)鍵路徑的延遲等動態(tài)參數(shù)。

儀器設(shè)備：參數(shù)測試儀（Parametric Tester）、源表（SMU）、示波器、高精度電源。

國內(nèi)測試服務(wù)商：華天科技、長川科技、中科院微電子所、長電科技、思瑞檢測、矽力杰等。

海外測試服務(wù)商：Keysight Technologies、Teradyne、Advantest、National Instruments、FormFactor等。

3.?可靠性測試（Reliability Test）

目的：評估芯片在不同環(huán)境（溫度、濕度、振動等）下的穩(wěn)定性和壽命，驗證長期工作能力。

方法：

Pre-condition測試

高溫高濕試驗（HAST）

高溫工作壽命測試（HTOL）

溫度循環(huán)測試（TCT）

靜電放電測試（ESD）等

儀器設(shè)備：環(huán)境測試箱（溫濕度箱）、老化測試系統(tǒng)、ESD測試儀。

國內(nèi)測試服務(wù)商：勝科納米、華測檢測、廣電計量、中科院微電所、華信通檢測、艾克瑞、上海計量測試院等。

國外測試服務(wù)商：UL、Intertek、Keysight Technologies、SGS、TüV SüD、Nemko等。

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