的测试|一颗小小的半导体芯片 为何会产生那么大的热?( 二 )


在所有电子元器件的制造工艺里面 , 存在着去伪存真的需要 , 为了实现试验的过程 , 就需要各种试验设备 , 这类设备就是所谓的ATE(Automatic Test Equipment) 。
ATE是一种通过计算机控制 , 进行芯片、电路板和子系统等测试的设备 , 通过计算机编程取代人工劳动 , 自动化地完成测试序列 。 ATE的应用场合涵盖集成电路整个产业链 , 主要包括了芯片的设计验证、晶圆制造相关的测试到封装完成后的成品测试 。
ATE市场的发展可以追溯到1960年代 , 早期的半导体测试设备发展并不完全是由独立的设备商引导 , 而是由半导体制造公司主导 。 仙童半导体(Fairchild)、德州仪器(TI)等制造企业生产ATE都是用于内部使用 , 而从1980年代起 , ATE领域开始进行整合 , 2011年惠瑞捷(VERIGY)被收购后 , 形成了以泰瑞达(Teradyne)和爱德万测试的双寡头格局 。
回顾ATE的发展史 , 可以说泰瑞达是“第一个吃螃蟹的人” 。 早在1960年 , 两位麻省理工高材生在波士顿创立了泰瑞达公司 。 如今 , 在波士顿总部的展示区域 , 依旧陈列着世界上第一台ATE设备D133 , 它是1961年推出的第一台二极管测试机 , 标志着自动测试设备迈入全新纪元 。 Teradyne(泰瑞达)的命名颇有意思 , 名字中的"Tera"取自10的12次方的前缀 , "dyne"是力学的单位 。 如此命名 , 也意味着这家公司将是一股不容小觑的巨大力量 。
从70年代到80年代早期的十年间 , 集成电路经历了由小规模到中规模再到大规模和超大规模的变迁 。 这时计算机控制的测试系统成为主要的测试设备 。 80年代中期 , 随着门阵列器件的成功开发 , 对于测试方面要求达到了256管脚 , 速度高于40MHz 。 进入到90年代 , 单片处理器单元(MPU)的问世也带来了高速高管脚数的ATE 。 随后多媒体器件的出现使ATE变得更加复杂 , 需要同时具有数字电路、模拟电路和存储器电路的测试能力 。
近年来 , 工艺节点不断提升 , 芯片制程工艺不断逼近物理极限 , 这些也带来了更高的集成度 。 随之而来 , 整个芯片的功耗方案也要作出相对应的改变 。
当下 , 先进制程芯片具有非常复杂的供电系统 , 测试成本不断增加的同时 , 测试环节对产品良率的监控将会愈发重要 , 这样的情况下 , ATE该如何测试?
三 , 实际测试中的挑战
应用处理器的测试机里有两个非常重要的单元 , 其一是数字芯片测试的数字I/O , 数字I/O承担了相对复杂的工作 , 可以抓取失效;另一个就是电源 , 虽然DC电源看起来比较简单 , 但在实际的大功率处理器的测试中 , 电源在起到非常重要的作用 , 因为它决定了测试质量 , 最终测试的良率也与电源的实际性能息息相关 。

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