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晶圆测试流程和几大要素分析

一般来讲,一颗芯片从设计到最后成品需要历经4道测试—CP , FT , 老化测试以及系统级测试

我想要分享的内容如标题—什么是晶圆测试,即上记提及的“CP”–Chip Probing的缩写。

一,CP测试的对象

笼统意义上,CP测试,全称为Chip Probing,为芯片制造过程中较为前端的一次测试,也叫Die Sort。处于晶圆制造和封装之间的一个测试过程。fab根据设计公司给到的产品要求,将芯片在晶圆上实现,晶圆上的每一颗芯片,裸die或称chip,即为晶圆测试的对象

二,CP测试的目的

1.顾名思义要在这个测试阶段,检测wafer上的die是否满足设计要求,是否具备每个die拥有的基本特性,包括电压,电流,功能等等。将无法达标的die,坏的die,在这一过程中检测标记出来,半导体行业所谓良率,即通过CP测试来显现

2.也会有一些芯片在封装时,有些管脚将会被直接封在芯片内部,导致封装后无法对其功能进行测试,所以必须在此阶段,尚未被封装之前进行测试。

3.节省成本。对于一颗芯片来讲,越早发现其不良就越好。避免进入到后续工艺步骤,带来浪费。

4.某种意义上,通过CP测试,也是对fab厂工艺能力的一种检验。

三,CP测试所需的硬件

下记三样硬件搭配使用,才能实现CP测试的结果。

1.测试机(ATE)

目前世界测试机市场还是由美国泰瑞达和日本爱德万两大巨头主导。

近些年,国内测试机也雨后春笋般出现,如:华峰测控,合肥悦芯,南京宏泰,杭州长川、杭州加速,杭州国磊等,每家测试机对于芯片类型偏好也不同,如功率半导体专用测试机如上海忱芯,苏州联讯等。测试机功能不尽相同,主要还是根据芯片的种类和功能来选用合适的测试机。

2.探针卡(Probe Card)

作为CP测试过程中的定制治具,是检验设计公司芯片不可或缺的产品。测试机和探针卡的关系犹如打印机和打印机墨盒,探针卡的种类也很多样,根据芯片类型不同和半导体制程不同,分为悬臂式探针卡,垂直探针卡和MEMS探针卡三种。浙江微针是少数国产能够生产全系列的针卡厂商,浙江省内仅此一家国产厂商,根据客户芯片的设计规格和要求,结合测试机平台等条件,开发出最为合适的探针卡产品。

3.探针台(Prober)
控制wafer移动,并且提供测试内部环境的一台高精密设备。

美国FFI,日本TEL,TSK等几家是目前全球领先的探针台厂商,提供12寸全自动高低温探针台。国内目前也涌现一些国产的全自动探针台厂商如森美协尔,中科精工,矽电等。

四, 软件程序的开发

基于ATE测试平台,需要开发相应的测试程序。这也与芯片设计初的类型与功能密切相关,包括电气连接性测试,参数测试等等。

五, CP测试的商业逻辑思考

究其CP测试的目的—是为客户降低封装成本。这个是一个“CP成本“与”封装完后成本“的比对。

功能/设计越复杂,良品率越低的芯片(如:GPU,CPU,AI等),越需要进行初期的CP测试。因为这类芯片的封装成本也非常高,一旦无法在晶圆级测试中将不良die检测出,流进封装阶段,对于时间效率和金钱成本都会是损失。

所以浙江微针作为针卡公司,需要用技术优势,来转换成客户成本的节省。

比如,近些年MEMS垂直卡的兴起,该种针卡pin数高,排布密度高,一来迎合客户芯片设计趋势,二来尽可能多的排列DUT,使充分利用先进ATE平台的测试资源与能力,从而提高测试速率,降低per die的测试成本。

另外,测试厂的机时费一般为设备采购价的2%,往往一个项目下来,花在测试厂里的测试机时费用并不菲,如何提高效率,压缩测试时间,也是一个课题

MEMS针卡在这样的需求环境下应运而生。虽然比悬臂针卡来得贵,但最终究竟是针卡上多投入的那点金额高,还是沿用悬臂卡(或说是客户测试老方案)未能在CP检测出不良die造成的综合损失高?这是我们需要站在客户角度,去考虑和努力的方向。

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