半導(dǎo)體廠商如何做芯片的出廠測(cè)試呢,這對(duì)芯片來說,是流片后或者上市前的必須環(huán)節(jié)。
大公司的每日流水的芯片就有幾萬片,測(cè)試的壓力是非常大。當(dāng)芯片被晶圓廠制作出來后,就會(huì)進(jìn)入WaferTest的階段。這個(gè)階段的測(cè)試可能在晶圓廠內(nèi)進(jìn)行,也可能送往附近的測(cè)試廠商代理執(zhí)行。生產(chǎn)工程師會(huì)使用自動(dòng)測(cè)試儀器(ATE)運(yùn)行芯片設(shè)計(jì)方給出的程序,粗暴的把芯片分成好的/壞的這兩部分,壞的會(huì)直接被舍棄,如果這個(gè)階段壞片過多,基本會(huì)認(rèn)為是晶圓廠自身的良品率低下。如果良品率低到某一個(gè)數(shù)值之下,晶圓廠需要賠錢。
WT的測(cè)試結(jié)果多用這樣的圖表示:
通過了WaferTest后,晶圓會(huì)被切割。切割后的芯片按照之前的結(jié)果分類。只有好的芯片會(huì)被送去封裝廠封裝。封裝的地點(diǎn)一般就在晶圓廠附近,這是因?yàn)槲捶庋b的芯片無法長(zhǎng)距離運(yùn)輸。封裝的類型看客戶的需要,有的需要球形BGA,有的需要針腳,總之這一步很簡(jiǎn)單,故障也較少。由于封裝的成功率遠(yuǎn)大于芯片的生產(chǎn)良品率,因此封裝后不會(huì)測(cè)試。
封裝之后,芯片會(huì)被送往各大公司的測(cè)試工廠,也叫生產(chǎn)工廠。并且進(jìn)行FinalTest。生產(chǎn)工廠內(nèi)實(shí)際上有十幾個(gè)流程,F(xiàn)inalTest只是第一步。在FinalTest后,還需要分類,刻字,檢查封裝,包裝等步驟。然后就可以出貨到市場(chǎng)。
FinalTest是工廠的重點(diǎn),需要大量的機(jī)械和自動(dòng)化設(shè)備。它的目的是把芯片嚴(yán)格分類。以Intel的處理器來舉例,在FinalTest中可能出現(xiàn)這些現(xiàn)象:
1.雖然通過了WaferTest,但是芯片仍然是壞的。
2.封裝損壞。
3.芯片部分損壞。比如CPU有2個(gè)核心損壞,或者GPU損壞,或者顯示接口損壞等
4.芯片是好的,沒有故障
這時(shí),工程師需要和市場(chǎng)部一起決定,該如何將這些芯片分類。打比方說,GPU壞了的,可以當(dāng)做無顯示核心的“賽揚(yáng)”系列處理器。如果CPU壞了2個(gè)的,可以當(dāng)“酷睿i3”系列處理器。芯片工作正常,但是工作頻率不高的,可以當(dāng)“酷睿i5”系列處理器。一點(diǎn)問題都沒有的,可以當(dāng)“酷睿i7”處理器。(上面這段僅是簡(jiǎn)化說明“芯片測(cè)試的結(jié)果影響著產(chǎn)品最終的標(biāo)簽”這個(gè)過程,并不是說Intel的芯片量產(chǎn)流水線是上文描述的這樣。實(shí)際上Intel同時(shí)維持著多個(gè)產(chǎn)品流水線,i3和i7的芯片并非同一流水線上產(chǎn)品。)
那這里的FinalTest該怎樣做?
以處理器舉例,F(xiàn)inalTest可以分成兩個(gè)步驟:1。自動(dòng)測(cè)試設(shè)備(ATE)。2。系統(tǒng)級(jí)別測(cè)試(SLT)。2號(hào)是必要項(xiàng)。1號(hào)一般小公司用不起。
ATE的測(cè)試一般需要幾秒,而SLT需要幾個(gè)小時(shí)。ATE的存在大大的減少了芯片測(cè)試時(shí)間。
ATE負(fù)責(zé)的項(xiàng)目非常之多,而且有很強(qiáng)的邏輯關(guān)聯(lián)性。測(cè)試必須按順序進(jìn)行,針對(duì)前列的測(cè)試結(jié)果,后列的測(cè)試項(xiàng)目可能會(huì)被跳過。這些項(xiàng)目的內(nèi)容屬于公司機(jī)密,我僅列幾個(gè):比如電源檢測(cè),管腳DC檢測(cè),測(cè)試邏輯(一般是JTAG)檢測(cè),burn-in,物理連接PHY檢測(cè),IP內(nèi)部檢測(cè)(包括Scan,BIST,F(xiàn)uncTIon等),IP的IO檢測(cè)(比如DDR,SATA,PLL,PCIE,Display等),輔助功能檢測(cè)(比如熱力學(xué)特性,熔斷等)。
這些測(cè)試項(xiàng)都會(huì)給出Pass/Fail,根據(jù)這些Pass/Fail來分析芯片的體質(zhì),是測(cè)試工程師的工作。
SLT在邏輯上則簡(jiǎn)單一些,把芯片安裝到主板上,配置好內(nèi)存,外設(shè),啟動(dòng)一個(gè)操作系統(tǒng),然后用軟件烤機(jī)測(cè)試,記錄結(jié)果并比較。另外還要檢測(cè)BIOS相關(guān)項(xiàng)等。
圖為測(cè)試廠房的布置