車規半導體測試挑戰和解決路徑
2023-11-25 17:19:58??????點擊：
泰瑞達：車規半導體測試挑戰和解決路徑
測試是半導體產業的重要一環，作為全球領先的半導體自動測試設備（ATE）供應商，泰瑞達（Teradyne）堪稱當之無愧的半導體測試專家。
隨著汽車的智能化和電氣化發展，車規芯片需求迅速增長。隨之而來的是不斷涌現的測試挑戰。半導體測試領域面臨的挑戰有哪些？如何實現車規領域芯片0 DPPM（defect part per million）的希冀？ 日前，泰瑞達亞太區銷售副總裁Richard Hsieh及泰瑞達中國區總經理Felix Huang就半導體測試領域面臨的挑戰及零缺陷車用芯片的測試方案了深入介紹。
芯片測試產業挑戰：功能、成本、復雜度
Richard介紹到，隨著芯片工藝制程從上世紀90年代的微米量級向目前2 nm、3 nm以及未來1 nm的不斷演進，半導體測試產業也不斷面臨新的挑戰。
首先在功能部分，測試速度必須越來越快，芯片設計也越來越復雜，制造到測試都是一個很大的挑戰。
芯片測試設備的投資很重要的一環是資產的有效運用，測試產業是一個重資本投資的產業，怎樣在重資本投資方面有一個很好的回報，即測試設備能夠測得更多、利用率更高、能夠測更多不同的技術，而且能夠維持很長的產品生命周期，都是對設備廠商提出的挑戰。
另外就是測試的復雜度越來越高，這是因為晶體管數量越來越多，芯片設計越來越大，要想降低測試成本，就必須要增加同測數，測試設備接口的設計就會變得更復雜。怎樣在復雜情況下讓產品順利推出，而且在激烈的競爭環境下，怎樣能夠贏得比競爭對手更快的時間，把產品推出市場，能夠獲得前期的利潤，這是一個很大的挑戰。
Richard介紹到，涉及到高階制程，會有很多測試數據，這些測試數據如何去分析、去應用，幫助提升芯片的設計和量產良率，這也是另外一個挑戰。高階制程，包括先進封裝的方式或小芯片的設計方案，怎么結合在一起，這也是另外一個挑戰。當然，有很多新的半導體材料和技術，包括SiC, GaN和SiPh；這些新材料以及上面提到的工藝制程依然處于研發階段，創造出更多機會的同時也對測試設備提出更高要求。
車規芯片零缺陷如何實現
近幾年新能源汽車的蓬勃發展也使車市場成為半導體廠商的角力場。車規芯片對可靠性的高要求也使測試環節變得愈發重要。
Felix Huang介紹到，半導體在汽車中的數量和金額不斷增加，主要源于兩個因素的驅動：一個是EV即電車，第二個是自動駕駛的發展。針對車載不同領域的應用場景，對芯片也有不同要求。車規時代基本上追求的就是零質量缺陷（0 DPPM）的目標。要實現0 DPPM，對于測試環節來說，主要有三個主要因素：策略（Strategy）、流程（Process）、工具（Tool），而貫穿其中的則是數據。在策略性方面，在剛開始設計這顆芯片的時候，就要想到要達到0 DPPM的效果，在設計階段到最終量產階段每個環節是什么樣的，怎樣去保證。第二是流程，在實現這個流程的過程中，怎樣多步驟協作、多人協作，怎樣做到盡可能自動化，減少因為人為因素帶來的問題。最后是我們是不是有比較可靠的工具能夠做實時性、可預測性、智能性的分析。
首先在策略階段，需要在芯片設計伊始便考慮到測試流程的設計。測試涉及到晶圓、封裝后、芯片安裝于PCB板后系統級等不同階段，要通過一個比較靈活的測試流程（FLEX測試）來盡量優化質量成本。針對此階段，泰瑞達有一個專門的軟件工具——PortBridge，實際上就是西門子EDA Tessent工具的界面接口。PortBridge起到了一個溝通橋梁的作用，芯片設計人員、DFT人員就可以通過西門子EDA的理念，用EDA工具直接連接泰瑞達的測試機。
進入到測試流程階段，則涉及到ATE測試程序的開發。Felix Huang表示：“可以稍微驕傲一點地說，IG-XL軟件應該是ATE行業中最好的一個開發軟件，這是唯一，沒有唯二，因為從實用性、易用性和穩定性來說，IG-XL是有口皆碑的。我們整個測試程序開發都基于這個軟件。”此外，基于IG-XL軟件泰瑞達還有一個輔助工具，叫做Oasis。Oasis可以檢測開發的代碼質量。比如在Offline階段運行Oasis工具，可以自動看不同工程師寫出來的代碼有沒有寫錯，有沒有冗余針對多人開發，泰瑞達內部都有一個全流程管理工具DevOps，叫做Development Operation，是貫穿從開始到后面每個階段要運行哪些東西、要在哪個階段運行Oasis哪些插件，來保證每段的質量，這是一個完全自動化的全流程管理工具。
要想實現0 DPPM，這些還不夠，通過測試數據分析和反饋，調整工藝參數、優化工藝流程是最終實現零缺陷目標的重要環節。泰瑞達對數據分析有一個功能強大的工具UltraEDGE，UltraEDGE是一個server服務器，在里面會自建一些FDE Fault Detect Engine工具，做質量和數據統計，在上面也可以安裝第三方數據分析軟件，比如ptimalPlus、PDF數據管理軟件，在其中進行加密和機器學習，對抓到的原始數據進行分析。此外，UltraEDGE具有加密、機器學習功能，也可以安裝一些大數據分析軟件。如泰瑞達推出的FDE。這個軟件可以提取前面的測試結果，然后進行不同的統計分析
策略、流程、工具，面向車規芯片零質量缺陷的目標，泰瑞達提供了全方位的工具和解決方案。然而，作為半導體測試ATE的領導廠商，泰瑞達為客戶提供的價值不僅限于產品，Richard介紹，泰瑞達不只從產品領先的角度，還有是如何支持我們的客戶，跟客戶之間緊密合作，了解客戶的需求，把產品和服務、解決方案帶給客戶。
測試是半導體產業的重要一環，作為全球領先的半導體自動測試設備（ATE）供應商，泰瑞達（Teradyne）堪稱當之無愧的半導體測試專家。
隨著汽車的智能化和電氣化發展，車規芯片需求迅速增長。隨之而來的是不斷涌現的測試挑戰。半導體測試領域面臨的挑戰有哪些？如何實現車規領域芯片0 DPPM（defect part per million）的希冀？ 日前，泰瑞達亞太區銷售副總裁Richard Hsieh及泰瑞達中國區總經理Felix Huang就半導體測試領域面臨的挑戰及零缺陷車用芯片的測試方案了深入介紹。
芯片測試產業挑戰：功能、成本、復雜度
Richard介紹到，隨著芯片工藝制程從上世紀90年代的微米量級向目前2 nm、3 nm以及未來1 nm的不斷演進，半導體測試產業也不斷面臨新的挑戰。
首先在功能部分，測試速度必須越來越快，芯片設計也越來越復雜，制造到測試都是一個很大的挑戰。
芯片測試設備的投資很重要的一環是資產的有效運用，測試產業是一個重資本投資的產業，怎樣在重資本投資方面有一個很好的回報，即測試設備能夠測得更多、利用率更高、能夠測更多不同的技術，而且能夠維持很長的產品生命周期，都是對設備廠商提出的挑戰。
另外就是測試的復雜度越來越高，這是因為晶體管數量越來越多，芯片設計越來越大，要想降低測試成本，就必須要增加同測數，測試設備接口的設計就會變得更復雜。怎樣在復雜情況下讓產品順利推出，而且在激烈的競爭環境下，怎樣能夠贏得比競爭對手更快的時間，把產品推出市場，能夠獲得前期的利潤，這是一個很大的挑戰。
Richard介紹到，涉及到高階制程，會有很多測試數據，這些測試數據如何去分析、去應用，幫助提升芯片的設計和量產良率，這也是另外一個挑戰。高階制程，包括先進封裝的方式或小芯片的設計方案，怎么結合在一起，這也是另外一個挑戰。當然，有很多新的半導體材料和技術，包括SiC, GaN和SiPh；這些新材料以及上面提到的工藝制程依然處于研發階段，創造出更多機會的同時也對測試設備提出更高要求。
車規芯片零缺陷如何實現
近幾年新能源汽車的蓬勃發展也使車市場成為半導體廠商的角力場。車規芯片對可靠性的高要求也使測試環節變得愈發重要。
Felix Huang介紹到，半導體在汽車中的數量和金額不斷增加，主要源于兩個因素的驅動：一個是EV即電車，第二個是自動駕駛的發展。針對車載不同領域的應用場景，對芯片也有不同要求。車規時代基本上追求的就是零質量缺陷（0 DPPM）的目標。要實現0 DPPM，對于測試環節來說，主要有三個主要因素：策略（Strategy）、流程（Process）、工具（Tool），而貫穿其中的則是數據。在策略性方面，在剛開始設計這顆芯片的時候，就要想到要達到0 DPPM的效果，在設計階段到最終量產階段每個環節是什么樣的，怎樣去保證。第二是流程，在實現這個流程的過程中，怎樣多步驟協作、多人協作，怎樣做到盡可能自動化，減少因為人為因素帶來的問題。最后是我們是不是有比較可靠的工具能夠做實時性、可預測性、智能性的分析。
首先在策略階段，需要在芯片設計伊始便考慮到測試流程的設計。測試涉及到晶圓、封裝后、芯片安裝于PCB板后系統級等不同階段，要通過一個比較靈活的測試流程（FLEX測試）來盡量優化質量成本。針對此階段，泰瑞達有一個專門的軟件工具——PortBridge，實際上就是西門子EDA Tessent工具的界面接口。PortBridge起到了一個溝通橋梁的作用，芯片設計人員、DFT人員就可以通過西門子EDA的理念，用EDA工具直接連接泰瑞達的測試機。
進入到測試流程階段，則涉及到ATE測試程序的開發。Felix Huang表示：“可以稍微驕傲一點地說，IG-XL軟件應該是ATE行業中最好的一個開發軟件，這是唯一，沒有唯二，因為從實用性、易用性和穩定性來說，IG-XL是有口皆碑的。我們整個測試程序開發都基于這個軟件。”此外，基于IG-XL軟件泰瑞達還有一個輔助工具，叫做Oasis。Oasis可以檢測開發的代碼質量。比如在Offline階段運行Oasis工具，可以自動看不同工程師寫出來的代碼有沒有寫錯，有沒有冗余針對多人開發，泰瑞達內部都有一個全流程管理工具DevOps，叫做Development Operation，是貫穿從開始到后面每個階段要運行哪些東西、要在哪個階段運行Oasis哪些插件，來保證每段的質量，這是一個完全自動化的全流程管理工具。
要想實現0 DPPM，這些還不夠，通過測試數據分析和反饋，調整工藝參數、優化工藝流程是最終實現零缺陷目標的重要環節。泰瑞達對數據分析有一個功能強大的工具UltraEDGE，UltraEDGE是一個server服務器，在里面會自建一些FDE Fault Detect Engine工具，做質量和數據統計，在上面也可以安裝第三方數據分析軟件，比如ptimalPlus、PDF數據管理軟件，在其中進行加密和機器學習，對抓到的原始數據進行分析。此外，UltraEDGE具有加密、機器學習功能，也可以安裝一些大數據分析軟件。如泰瑞達推出的FDE。這個軟件可以提取前面的測試結果，然后進行不同的統計分析
策略、流程、工具，面向車規芯片零質量缺陷的目標，泰瑞達提供了全方位的工具和解決方案。然而，作為半導體測試ATE的領導廠商，泰瑞達為客戶提供的價值不僅限于產品，Richard介紹，泰瑞達不只從產品領先的角度，還有是如何支持我們的客戶，跟客戶之間緊密合作，了解客戶的需求，把產品和服務、解決方案帶給客戶。
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