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芯片测试机面临新挑战,泰瑞达一系列举措捍卫品牌

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-12-08 浏览次数:0

原标题:芯片测试机面临新挑战,泰瑞达一系列举措捍卫品牌

集成电路自动测试设备(ATE,测试机)是检测芯片功能和性能的专用设备,据SEMI预测,2019年中国测试机占据后道检测设备62.8%的份额(如图1)。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201912/407930.htm

数据来源:SEMI,赛迪顾问整理

图1 2019年中国集成电路测试设备产品结构

ATE测试的趋势是什么?为此,电子产品世界记者访问了泰瑞达业务战略总监翟朝艳(Natalian Der)女士,并深入了解了泰瑞达的产品特色与在华策略。

1 芯片测试的新挑战

为了捍卫电子产品的品牌,半导体公司可谓重任在肩:需要在芯片上整合多种功能,有高性能指标,很短的上市时间,合理的成本,并保证质量。

过去,测试就是把一批芯片给你,你测出来哪些是好、哪些是坏。但现在这远远不够,测试环节已是芯片生产的重要环节,现在最新测试是已经发觉一些是不好的芯片,对它进行trim(微调),然后再重新测试,最后分出好的和坏的。这种方法大大提高了良率,同时降低了芯片的测试成本。

trim现在越来越重要和普遍。因为现在芯片的工艺尺寸变得越来越小。尤其对于RF和模拟,可以微调频率、电压、电流等,例如trim达到了整个RF设计时间的40%(如下图),有的甚至会高达50%~60%。在设计过程中,一般要进行可制造性设计(DFM),以便后面的产品修复。

为此,测试工程师面临一系列的挑战。

1)质量标准越来越高。在消费电子、手机和汽车电子中,汽车电子对于不良率的要求是最高的。但随着时间的推移,这3类电子产品的不良率要求都在不断地提升。与此同时,消费电子、手机产品现在也慢慢进入汽车中,所以也需要其性能提高。所以消费电子和手机对质量的要求也慢慢在向汽车电子靠拢(如下图)。

另一方面,芯片的光刻尺寸越来越小。随着工艺的进步,从之前28 nm,一直到现在的10 nm、7 nm……;同时芯片集成的功能越来越多,整体尺寸越来越大。

上述两个原因集合在一起,导致缺陷率越来越高,所以trim的难度越来越大。

2)越来越短的芯片开发周期,加上越来越多的功能。消费电子例如手机的更新换代很快。同时对于汽车电子,大家都认为传统汽车电子,一般有几年的设计时间。但是调查表明,68%的汽车电子芯片要在2年之内完成。

3)芯片种类的多样化。现在智能手机是最主流的产品,此前是PC。现在随着新技术的开发和应用的拓展,终端产品越来越多样化,包括物联网、智能家居、AR/VR、自动驾驶,以及5G和AI。尽管终端产品更多样化,但是芯片生产厂家仍希望能用一个测试平台灵活地测试各种芯片。

2 5G、AI和自动驾驶带来的挑战

例如5G,所以从前端的智能手机到后端的数据中心,每一个级别的设备都需要建设。这是机会,但同时也带来挑战,包括数据量、数据传播的可信度,同时收发时的功率有多大,在带内传播数据的失真度EVM(误差向量幅度)是什么样子;另外对于带外,怎么防止它不会干扰别的频段工作,……这些都是5G带来的设计和测试方面的挑战。具体地,对于手机,因为其速度越来越快,所以每个手机都将成为一个超级电脑。如果5G用毫米波的波段,手机芯片的RF需要多达4、5个,而不像以前1个就足够了。同时5G的时延也越来越低,使得5G可以用于大量应用。

人工智能(AI)也是大大促进SoC增长的一个因素。如下图,最下面深蓝色是传统的计算,AI在过去几年里刚刚开始,现在是一个热点。过去几年是从传统的计算转化过去的。最初AI的增长是因为云应用最多,然后慢慢地边缘设备会越来越多。如下图,增长的最上面的绿色是AI,会促进各行各业的应用。AI给测试带来的挑战有3个:①测试的数据越来越多。②需要大电流,有的甚至高达上千安培。③高速I/O接口,例如现在有的接口可以达到56 Gbit/s。

那么,自动驾驶芯片如何提高安全性(safety)?实际上,safety从参数上要做更多的测试,不管是寿命的测试,高低温等,压力测试等。同时对于参数的管控,从之前的DPPM(百万分之一的缺陷零件)变成DPPB(十亿分之一的缺陷零件)。所以在safety方面,最关键的是要把DPPM降下来,而且测试的覆盖范围要更多。

3 ATE测试工具如何来应对挑战

1)灵活。泰瑞达采用可扩展的测试架构,主要是板卡,板卡有专门应用于模拟、RF、数字的。根据客户芯片的不同,可以选用不同的板卡。

2)测试平台也是多样化的,可以根据用户的需要,选择不同的平台,例如有J750,还有Eagle,再加上UltraFLEX,还有泰瑞达2019年9月新发布的UltraFLEXplus。

3)并行测试,即多个芯片同时测试,这样可以降低每个芯片的测试时间和成本。

4)测试环境。泰瑞达的IG-XL软件是图形化的界面,让设计工程师很容易上手,也能够快速、更好地完成更繁重的任务,缩短产品的上市时间。

图:泰瑞达的4大类产品

泰瑞达成立于1960年,拥有悠久的历史。使命是加速测试上市,同时控制成本,控制甚至提高质量。

泰瑞达有多种创新。例如发明了世界上第一台自动测试的仪器,也是第一家能够真正做到混合信号测试机台的公司。现在做模拟器件,有时是很高的电压,有很多的要求,需要浮点电源的架构,这也是泰瑞达第一个发明的。同时泰瑞达也是第一个用Excel做测试程序的公司,特点是方便上手。在研发上,泰瑞达每年有约15%的投入。

在客户满意度方面,VLSIresearch在过去几年对客户满意度的调查中,泰瑞达一直稳居榜首。

泰瑞达的客户分为几类:①IDM(集成器件制造商)。现在中国大力发展IDM,自己从头到尾做出来。②wafer foundry(晶圆厂)。③fabless(设计公司)。中国现在数量最多的是fabless公司,然后fabless去找foundry去生产,找OSAT(外包半导体封装测试)去测试。④OSAT。

照片 泰瑞达业务战略总监 翟朝艳(Natalian Der)

4 泰瑞达在中国

在中国,泰瑞达有600多名员工,遍布在19个办公室。泰瑞达的产品中有60%在华生产。2018年大中华区营业额占全球的42%。

本土芯片业的特点之一是发展非常快。另外是多元化,一方面有很多世界领先的技术,另一方面也有比较低端的,还有模拟、物联网等应用芯片,每个领域的芯片都会有不同的要求,例如模拟,如果用到汽车的电源控制,电源的范围就会很宽。

如何用得好ATE设备测试?这与测试工程师的经验有一定的关系。因为芯片不一样,所以需要测的参数不一样,测试工程师编写的程序也不一样。过去一些本土芯片公司刚开始起步时,可能都不测芯片,多给客户5%就可以了。但是现在随着质量的要求越来越高,尤其企业要做大做强,无法承受高缺陷率的损失。为此,为了培训中国的测试工程师,泰瑞达和国内的一些高校合作,把泰瑞达测试的知识编成教材,使学生和业内人士能够很快上手。

世界经济一体化是大势所趋。泰瑞达1979年已来到中国,至今40年。中国的芯片公司如果想做大做强、走向世界,需要有一个真正能够给测试把关、帮助把质量做好的朋友。

泰瑞达已走过近60年;服务了世界各个大厂商/品牌,包括中国很多客户,在客户满意度方面位居第一;公司拥有技术上的领先性。因此,泰瑞达不仅自身品牌强大,更是令人放心的芯片和电子产品的品牌捍卫者。


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