半導體制造的關鍵環節：芯片測試

測試是保證功能和良率的重要手段。芯片的測試主要可以分成兩大部分。CP(chip probering)和FT(final test)。某些芯片還會進行SLT（system leve test）。還有一些特定要求的芯片，需要一些可靠性測試。 ?

CP測試

CP（Chip Probing）測試也叫晶圓測試(wafer test)，也就是在芯片未封裝之前對wafer進行測試，這樣就可以把有問題的芯片在封裝之前剔除出來，節約封裝和FT的成本。CP測試在整個芯片制作流程中處于晶圓制造和封裝之間。晶圓（Wafer）制作完成之后，成千上萬的裸DIE（未封裝的芯片）規則地布滿整個Wafer。由于尚未進行劃片封裝，芯片的管腳全部裸露在外，這些極微小的管腳需要通過更細的探針（Prober）來與測試機臺（Tester）連接。下圖為CP自動化測試系統示意圖。 ?

可以把CP想成下圖的測試樣子，用探針Probe來測試晶圓

但應用中，探針的數量非常的多，會使用幾千上萬個探針做的探針臺。探針臺，是用來承載wafer的平臺，讓wafer內的每顆die每個bond pads 都能連接到Probe card的探針上，同時能夠精確地移位，每次測試之后，換另外的die再一次連接到Probe card的探針上，從而保證wafer上的每一個die都被測試到。 ?

CP測試主要測以下幾方面的內容： ?

Scan。Scan用于檢測芯片邏輯功能是否正確；

Boundary SCAN。Boundary SCAN用于檢測芯片管腳功能是否正確；

存儲器。芯片往往集成著各種類型的存儲器（例如ROM/RAM/Flash），為了測試存儲器讀寫和存儲功能，通常在設計時提前加入BIST（Built-In SelfTest）邏輯，用于存儲器自測。芯片通過特殊的管腳配置進入各類BIST功能，完成自測試后BIST模塊將測試結果反饋給Tester；

DC/AC Test。DC測試包括芯片Signal PIN的Open/Short測試，電源PIN的PowerShort測試，以及檢測芯片直流電流和電壓參數是否符合設計規格；

RF Test。對于無線通信芯片，RF的功能和性能至關重要，CP中用RF測試來檢測RF模塊邏輯功能是否正確，FT時還要對RF進行更進一步的性能測試；

其他Function Test。芯片其他功能測試，用于檢測芯片其他重要的功能和性能是否符合設計規格。

一片晶圓越靠近邊緣，die（一個小方格，也就是一個未封裝的芯片）出問題的概率越大。 ?

FT測試

FT(final test)測試就是最終測試，在芯片完成封裝之后進行的測試。FT測試屬于芯片級測試，是通過測試板(Loadboard)和測試插座(Socket)使自動化測試設備(ATE)到封裝后的芯片之間建立電氣連接。FT測試的目的是篩選出滿足設計規格的產品。 ? FT的測試系統結構如下圖： ?

FT測試需要的硬件設備包括測試板、測試插座、ATE（Automation Test Equi[pment)測試機臺、Handler。其中Handler也稱為自動化分類機，是用來實現FT測試自動化的設備。 ?

handler與tester相結合以及連上了interface之后才能測試。動作就是handler的手臂將芯片放進socket，然后contact pusher下壓。使芯片的引腳正確的和socket的接觸送出start信號，透過interface 給tester，測試完成之后tester送回binning及EOT(end of test)訊號。handler再做出分類的動作。 ?

FT測試項目也是根據芯片的功能和特性決定的。常見的FT測試項一般有： ?

Open/short test，也就是檢查芯片引腳是否有開路或者短路?；

DC test也就是檢查器件直流的電流和電壓的參數；

Eflash test也就是檢查內嵌的flash功能和性能，包含讀寫參數動作功耗和速度等各種參數；

Function test就是測試芯片的邏輯功能；

AC test就是驗證交流的規格，包括交流輸出信號的質量和信號的實際參數；

RF test這個就是針對有射頻模塊的芯片，主要驗證射頻模塊的功能和性能參數；

還有就是DFT test，DFT（Design forTest) test主要包括scan掃描設計和內件的自測，也就是BIST(Build In Self Test)。

SLT測試

SLT是System Level Test的縮寫。SLT一種是在其他測試覆蓋率無法滿足時使用。還有一種就是為了控制成本，因為ATE的測試成本比較高。SLT的測試把芯片放在測試板上，測試板可以用于驗證芯片的各個功能。因為他們控制多臺測試機，這樣可以實現批量的測試。 ?

SLT測試需要的硬件設備包括測試板、測試插座、Handler、Change Kit以及測試主機與連接線等。SLT測試屬于定制化測試，軟件部分靈活度比較高，不需要基于自動化測試平臺開發，完全由測試工程師自主開發。SLT測試內容通常包括芯片功能測試、高速接口測試以及DDR內存相關的測試等。與FT測試相同，程序會根據測試結果Pass或者Fail對芯片進行物理分Bin。 ? 以上三種主要測試之外 ，有的芯片可能還要進行一些可靠性測試，包括以下內容： ?

ESD，也就是靜電抗擾度測試

Lateh up就是閂鎖測試

HTOL就是高溫工作壽命測試

LTOL就是低溫工作壽命測試

TCT溫度循環測試

HAST高加速溫度溫濕度應力測試

其他特殊要求的測試

測試設備

芯片測試復雜度高，而且是大規模生產的東西，所以大規模自動化測試是唯一的解決辦法, 靠人工或者說bench test是沒法完成這樣的任務的。 ?

在半導體測試中，測試機、分選機和探針臺是三個關鍵設備，它們合作配合，確保測試的準確性和效率。 ? 4.1 測試機 ? 測試機是半導體測試的核心設備之一。它通過提供電源、儀器和信號處理等功能，對芯片進行電氣特性測試和功能驗證。測試機通常具備多個插槽，用于插入待測芯片。根據不同測試需求，測試機可以進行電壓、電流、功率、頻率、時序等多種測試。它能夠自動化地執行測試程序，并生成測試報告和數據分析結果。 測試機的關鍵技術包括測試程序開發、測試點布線、信號采集和處理等。為了提高測試效率和準確性，測試機通常具備高速數字信號處理器、模擬轉換器、時鐘管理等先進技術。此外，測試機還需要具備良好的靈活性和擴展性，以適應不同芯片類型和測試要求的變化。 ?

4.2 分選機 ? 分選機是半導體測試中的另一個重要設備。它主要用于將被測芯片按照一定的標準或要求進行分類和分選。分選機通常具備高速圖像處理和識別技術，能夠對芯片進行光學檢測和分辨，判斷其品質和合格性。 ? 分選機的關鍵技術包括圖像傳感器、圖像處理算法、運動控制系統等。通過光學檢測和圖像處理，分選機可以快速而準確地識別和分類芯片，將不合格品挑選出來，確保只有優質的芯片流入下一生產環節。分選機的高效性和精確性對于提高生產效率和降低不良品率具有重要意義。 ?

4.3 探針臺 ? 探針臺是用于芯片測試中的關鍵設備之一。它提供了固定和支撐測試探針的平臺，確保探針能夠穩定地接觸到芯片上的測試點。探針臺的主要功能是提供穩定的機械結構、可靠的探針固定和微調、良好的導電性和絕緣性等特性。 ?

探針臺的關鍵技術包括機械結構設計、探針固定和微調機制、導電材料選擇和處理等。通過精確控制探針的位置和壓力，探針臺能夠確保探針與芯片之間的良好接觸，并提供穩定的測試環境。探針臺的高精度和穩定性對測試結果的準確性和可靠性起著至關重要的作用。 ?

審核編輯：黃飛