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半導體測試邁向智慧化解決方案新時代
因應成本與挑戰

【作者: 王岫晨】   2020年08月20日 星期四

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消費者使用的裝置正日漸智慧化,同時也更驅向以軟體為導向。


而半導體產業正經歷一場轉型,包含IC設計與製造方式,以及測試方法。


IC製造商必須盡力縮短產品上市時間,以滿足嚴苛的設計時程。



半導體製造為一個發展迅速前進的產業,必須高度整合越來越多的裝置,同時又具備各種功能。半導體製造必須為資本設備進行控管,才能使用於多個設備世代交替與應用領域,並延長設備使用期限。


一般來說,以傳統方式進行類比、混合訊號與RF測試時的測試範圍,通常無法滿足半導體技術的需求。半導體測試工程師需要透過更智慧化的解決方案,因應成本、擴充能力、設計與裝置挑戰。


大量生產測試

針對生產測試,通常需要更智慧化的替代方案來取代傳統的ATE,如此才能在RF與混合訊號IC越來越複雜之際,滿足其成本與涵蓋範圍要求。晶片製造商必須提供整合性更佳的功能、確保關鍵任務應用達到最高可靠性、在成本上保有高競爭力,同時確保能在短時間內上市,以滿足緊迫的上市時程。目前許多公司合併的情況,讓半導體ATE市場內的供應商減少,因此選擇性也受到侷限。現在的確該是市場該做出一些改變的時候了。


實驗室特性分析與驗證

業界領導廠商正著手使用全新方式來進行半導體測試,以因應最新的RF與混合訊號IC測試挑戰。在以往,IC元件構造簡單且整合程度不高,因此功能固定的箱型儀器便足以應付實驗室所需。然而,隨著整合度不斷提高,測試需求也跟著增加,業界開始需要更多樣化的儀器混用組合。最常見的,是滿布儀器的特性分析平台。而有待解決的,不只是空間問題。箱型儀器的最佳化,是為了能獨立運作而無需搭配其他儀器一起使用;透過GPIB或乙太網路進行整合,也無法取得最佳的高資料傳輸率、低延遲通訊與密切的同步化作業。


晶圓級參數測試

晶圓級測試工程師必須在不犧牲量測品質與準確度的情況下,縮短測試時間。在IC製造商持續引進創新流程、使用更小元件的同時,也必須確保這些改變帶來的複雜度不會影響IC的長期穩定性。面對日新月異的技術演變,半導體製造商必須蒐集、分析更多的穩定性資料、降低測試成本。在資料增加又需降低測試成本的情況之下,許多穩定性工程師發現無法繼續沿用傳統穩定性解決方案,他們紛紛改用模組化、更具擴充彈性的解決方案以滿足需求。


半導體量產測試的智慧型替代方案

本文以國家儀器的STS解決方案為例,這是一款既有ATE解決方案,適用於RF、混合式訊號、MEMS半導體裝置,具最佳化產能又可降低成本。STS適用於量產測試單元、可支援機械臂、處置器與晶圓探針器、具標準彈簧配置可轉移測試程式以及轉接板。這款半導體量產測試解決方案可提供一致的軟體工具集,能快速且有效地開發、除錯、部署測試程式。其主要優勢如下:


●完整的RF、數位與DC儀器應用組合:可依據需求客制新的STS配置並設定現有測試機,以包含所需的儀器資源、同時維護測試程式與轉接板移轉。


●一致的軟體體驗:STS軟體可提供所需的工具,以進行開發、除錯與部署多點測試程式,包含針腳配置、測試限制匯入/匯出、分類與標準測試資料格式(STDF)報告功能。


●預建測試程式碼:可將拖曳式軟體範本運用於常見的半導體測試運作,例如RF波形產生與擷取、連續性測試、檢漏測試、數位碼型激發或最新無線標準(如5G NR)。


●測試台整合:標準銜接與連結基礎架構可整合機器手臂、包裝測試的裝置處理器、晶圓測試的晶圓探針。


●系統校準:可進行數位與DC資源、彈簧探針介面與RF資源、盲插等系統級原位校準,亦備有DUT平面向量去嵌化檔。


結語

消費者使用的裝置正日漸智慧化,同時也更驅向以軟體為導向。而替智慧型裝置供電的半導體產業正經歷一場轉型,包含IC設計與製造方式,以及測試方法。無論智慧型裝置類型為何,其商業動能皆相同。IC製造商都必須提供更多整合功能、確認關鍵應用具備極高穩定性、保持極佳成本競爭力,並盡力縮短產品上市時間以滿足嚴苛的設計時程。


(本文參考資料:NI半導體測試系統STS)


致茂電子先進SoC/模擬測試系統Model 3680


圖一 : 致茂電子先進SoC/模擬測試系統Model 3680
圖一 : 致茂電子先進SoC/模擬測試系統Model 3680圖片來源:chroma.com

致茂電子:「降低測試程式時間,加快產品量產速度。」


Chroma最新的SoC/模擬測試系統3680提供靈活的配置和廣泛的覆蓋範圍,以高度兼容性測試不同類型的設備。3680測試系統可在24個通用插槽內部署多達2048數字通道管腳的數字信號,其數位性能高達1Gbps,最大的默認256MW向量內存,可在高速應用中提供定時精准度±150ps EPA,並提供多種測試板選擇,例如HDADDA2用於轉換器測試、HDVI用於高電壓和車用、混合信號HDAVO用於具有400Msps AWG和250Msps DIG的影像應用以及高精度24bit AWG和DIG的音頻應用。


愛德萬測試 V93000毫米波級解決方案


圖二 : 愛德萬測試 V93000毫米波級解決方案台
圖二 : 愛德萬測試 V93000毫米波級解決方案台圖片來源:advantest.com

愛德萬測試:「讓毫米波測試可以更合乎成本效益!」


愛德萬測試(Advantest Corporation)全新的V93000毫米波級解決方案擁有多頻段毫米波(mmWave)頻率所需的高端多站式並行性和多功能性。 由 24GHz到44GHz以及57GHz到70GHz的運作範圍,讓客戶可縮短他們在銷售新設計mmWave頻率運作的時間。高度結合系統在架構上與其他解決方案不同,模組化提供高達64個雙向mmWave接口。這不僅允許客戶便用不同的5G及WiGig頻率模塊,同時還可以在全球推出全新的頻譜時加入全新的模組。


NI半導體測試系統(STS)


圖三 : NI半導體測試系統(STS)
圖三 : NI半導體測試系統(STS)圖片來源:ni.com

NI:「這是成本優化的高性能測試解決方案。」


STS為射頻與類比核心設備的射頻測試和混合信號測試提供了一種成本優化的高性能測試解決方案。這些射頻與類比核心設備包括:射頻功率放大器、微機電系統(MEMS)加速度計以及功耗管理晶片等。基於模組化的開放式設計,STS提供一個可以升級測試能力是下一代測試需求的框架。這意味著工程師可以利用最新的PXI儀器和基於COTS運算技術的PXI控制器來升級或強化關鍵元件。甚至可以使用標準的19英吋機架式伺服器來增強系統的運算能力。這樣可以確保測試系統投資不因技術的更新而淘汰,進而以經濟高效的方式適應不斷變化的需求。


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