芯片測試機(jī)面臨新挑戰(zhàn)，泰瑞達(dá)系列舉措捍衛(wèi)品牌

集成電路自動測試設(shè)備（ATE，測試機(jī)）是檢測芯片功能和性能的專用設(shè)備，據(jù)SEMI預(yù)測，2019年中國測試機(jī)占據(jù)后道檢測設(shè)備62.8%的份額（如圖1）。

數(shù)據(jù)來源：SEMI，賽迪顧問整理 

圖1 2019年中國集成電路測試設(shè)備產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

ATE測試的趨勢是什么？為此，電子產(chǎn)品世界記者訪問了泰瑞達(dá)業(yè)務(wù)戰(zhàn)略總監(jiān)翟朝艷（Natalian Der）女士，并深入了解了泰瑞達(dá)的產(chǎn)品特色與在華策略。

1 芯片測試的新挑戰(zhàn)

為了捍衛(wèi)電子產(chǎn)品的品牌，半導(dǎo)體公司可謂重任在肩：需要在芯片上整合多種功能，有高性能指標(biāo)，很短的上市時間，合理的成本，并保證質(zhì)量。

過去，測試就是把一批芯片給你，你測出來哪些是好、哪些是壞。但現(xiàn)在這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，測試環(huán)節(jié)已是芯片生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，現(xiàn)在最新測試是已經(jīng)發(fā)覺一些是不好的芯片，對它進(jìn)行trim（微調(diào)），然后再重新測試，最后分出好的和壞的。這種方法大大提高了良率，同時降低了芯片的測試成本。

trim現(xiàn)在越來越重要和普遍。因?yàn)楝F(xiàn)在芯片的工藝尺寸變得越來越小。尤其對于RF和模擬，可以微調(diào)頻率、電壓、電流等，例如trim達(dá)到了整個RF設(shè)計(jì)時間的40%（如下圖），有的甚至?xí)哌_(dá)50%~60%。在設(shè)計(jì)過程中，一般要進(jìn)行可制造性設(shè)計(jì)（DFM），以便后面的產(chǎn)品修復(fù)。

為此，測試工程師面臨一系列的挑戰(zhàn)。

1）質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)越來越高。在消費(fèi)電子、手機(jī)和汽車電子中，汽車電子對于不良率的要求是最高的。但隨著時間的推移，這3類電子產(chǎn)品的不良率要求都在不斷地提升。與此同時，消費(fèi)電子、手機(jī)產(chǎn)品現(xiàn)在也慢慢進(jìn)入汽車中，所以也需要其性能提高。所以消費(fèi)電子和手機(jī)對質(zhì)量的要求也慢慢在向汽車電子靠攏（如下圖）。

另一方面，芯片的光刻尺寸越來越小。隨著工藝的進(jìn)步，從之前28 nm，一直到現(xiàn)在的10 nm、7 nm……；同時芯片集成的功能越來越多，整體尺寸越來越大。

上述兩個原因集合在一起，導(dǎo)致缺陷率越來越高，所以trim的難度越來越大。

2）越來越短的芯片開發(fā)周期，加上越來越多的功能。消費(fèi)電子例如手機(jī)的更新?lián)Q代很快。同時對于汽車電子，大家都認(rèn)為傳統(tǒng)汽車電子，一般有幾年的設(shè)計(jì)時間。但是調(diào)查表明，68%的汽車電子芯片要在2年之內(nèi)完成。

3）芯片種類的多樣化?，F(xiàn)在智能手機(jī)是最主流的產(chǎn)品，此前是PC?，F(xiàn)在隨著新技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用的拓展，終端產(chǎn)品越來越多樣化，包括物聯(lián)網(wǎng)、智能家居、AR/VR、自動駕駛，以及5G和AI。盡管終端產(chǎn)品更多樣化，但是芯片生產(chǎn)廠家仍希望能用一個測試平臺靈活地測試各種芯片。

2 5G、AI和自動駕駛帶來的挑戰(zhàn)

例如5G，所以從前端的智能手機(jī)到后端的數(shù)據(jù)中心，每一個級別的設(shè)備都需要建設(shè)。這是機(jī)會，但同時也帶來挑戰(zhàn)，包括數(shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)傳播的可信度，同時收發(fā)時的功率有多大，在帶內(nèi)傳播數(shù)據(jù)的失真度EVM（誤差向量幅度）是什么樣子；另外對于帶外，怎么防止它不會干擾別的頻段工作，……這些都是5G帶來的設(shè)計(jì)和測試方面的挑戰(zhàn)。具體地，對于手機(jī)，因?yàn)槠渌俣仍絹碓娇?，所以每個手機(jī)都將成為一個超級電腦。如果5G用毫米波的波段，手機(jī)芯片的RF需要多達(dá)4、5個，而不像以前1個就足夠了。同時5G的時延也越來越低，使得5G可以用于大量應(yīng)用。

人工智能（AI）也是大大促進(jìn)SoC增長的一個因素。如下圖，最下面深藍(lán)色是傳統(tǒng)的計(jì)算，AI在過去幾年里剛剛開始，現(xiàn)在是一個熱點(diǎn)。過去幾年是從傳統(tǒng)的計(jì)算轉(zhuǎn)化過去的。最初AI的增長是因?yàn)樵茟?yīng)用最多，然后慢慢地邊緣設(shè)備會越來越多。如下圖，增長的最上面的綠色是AI，會促進(jìn)各行各業(yè)的應(yīng)用。AI給測試帶來的挑戰(zhàn)有3個：①測試的數(shù)據(jù)越來越多。②需要大電流，有的甚至高達(dá)上千安培。③高速I/O接口，例如現(xiàn)在有的接口可以達(dá)到56 Gbit/s。

那么，自動駕駛芯片如何提高安全性（safety）？實(shí)際上，safety從參數(shù)上要做更多的測試，不管是壽命的測試，高低溫等，壓力測試等。同時對于參數(shù)的管控，從之前的DPPM（百萬分之一的缺陷零件）變成DPPB（十億分之一的缺陷零件）。所以在safety方面，最關(guān)鍵的是要把DPPM降下來,而且測試的覆蓋范圍要更多。

3 ATE測試工具如何來應(yīng)對挑戰(zhàn)

1)靈活。泰瑞達(dá)采用可擴(kuò)展的測試架構(gòu)，主要是板卡，板卡有專門應(yīng)用于模擬、RF、數(shù)字的。根據(jù)客戶芯片的不同，可以選用不同的板卡。

2）測試平臺也是多樣化的，可以根據(jù)用戶的需要，選擇不同的平臺，例如有J750，還有Eagle，再加上UltraFLEX，還有泰瑞達(dá)2019年9月新發(fā)布的UltraFLEXplus。

3）并行測試，即多個芯片同時測試，這樣可以降低每個芯片的測試時間和成本。

4）測試環(huán)境。泰瑞達(dá)的IG-XL軟件是圖形化的界面，讓設(shè)計(jì)工程師很容易上手，也能夠快速、更好地完成更繁重的任務(wù)，縮短產(chǎn)品的上市時間。

圖：泰瑞達(dá)的4大類產(chǎn)品

泰瑞達(dá)成立于1960年，擁有悠久的歷史。使命是加速測試上市，同時控制成本，控制甚至提高質(zhì)量。

泰瑞達(dá)有多種創(chuàng)新。例如發(fā)明了世界上第一臺自動測試的儀器，也是第一家能夠真正做到混合信號測試機(jī)臺的公司?，F(xiàn)在做模擬器件，有時是很高的電壓，有很多的要求，需要浮點(diǎn)電源的架構(gòu)，這也是泰瑞達(dá)第一個發(fā)明的。同時泰瑞達(dá)也是第一個用Excel做測試程序的公司，特點(diǎn)是方便上手。在研發(fā)上，泰瑞達(dá)每年有約15%的投入。

在客戶滿意度方面，VLSIresearch在過去幾年對客戶滿意度的調(diào)查中，泰瑞達(dá)一直穩(wěn)居榜首（如下圖）。

泰瑞達(dá)的客戶分為幾類：①IDM（集成器件制造商）?，F(xiàn)在中國大力發(fā)展IDM，自己從頭到尾做出來。②wafer foundry（晶圓廠）。③fabless（設(shè)計(jì)公司）。中國現(xiàn)在數(shù)量最多的是fabless公司，然后fabless去找foundry去生產(chǎn)，找OSAT(外包半導(dǎo)體封裝測試)去測試。④OSAT。

4 泰瑞達(dá)在中國

在中國，泰瑞達(dá)有600多名員工，遍布在19個辦公室。泰瑞達(dá)的產(chǎn)品中有60%在華生產(chǎn)。2018年大中華區(qū)營業(yè)額占全球的42%。

本土芯片業(yè)的特點(diǎn)之一是發(fā)展非?？?。另外是多元化，一方面有很多世界領(lǐng)先的技術(shù)，另一方面也有比較低端的，還有模擬、物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用芯片，每個領(lǐng)域的芯片都會有不同的要求,例如模擬，如果用到汽車的電源控制，電源的范圍就會很寬泛。

照片 泰瑞達(dá)業(yè)務(wù)戰(zhàn)略總監(jiān) 翟朝艷（Natalian Der）

如何用好ATE設(shè)備測試？這與測試工程師的經(jīng)驗(yàn)有一定的關(guān)系。因?yàn)樾酒灰粯?，所以需要測的參數(shù)不一樣，測試工程師編寫的程序也不一樣。過去一些本土芯片公司剛開始起步時，可能都不測芯片，多給客戶5%就可以了。但是現(xiàn)在隨著質(zhì)量的要求越來越高，尤其企業(yè)要做大做強(qiáng)，無法承受高缺陷率的損失。為此，為了培訓(xùn)中國的測試工程師，泰瑞達(dá)和國內(nèi)的一些高校合作，把泰瑞達(dá)測試的知識編成教材，使學(xué)生和業(yè)內(nèi)人士能夠很快上手。

世界經(jīng)濟(jì)一體化是大勢所趨。泰瑞達(dá)1979年已來到中國，至今40年。中國的芯片公司如果想做大做強(qiáng)、走向世界，需要有一個真正能夠給測試把關(guān)、幫助把質(zhì)量做好的朋友。

泰瑞達(dá)已走過近60年；服務(wù)了世界各個大廠商/品牌，包括中國很多客戶，在客戶滿意度方面位居第一；公司擁有技術(shù)上的領(lǐng)先性。因此，泰瑞達(dá)不僅自身品牌強(qiáng)大，更是令人放心的芯片和電子產(chǎn)品的品牌捍衛(wèi)者。