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芯片測(cè)試程序

老虎說(shuō)芯|Tiger Chip|

2024-11-12 12:31:43 952

一、測(cè)試程序的基本概念

測(cè)試程序，即被ATE（Automatic Test Equipment，自動(dòng)測(cè)試設(shè)備）識(shí)別和執(zhí)行的指令集，是集成電路測(cè)試的核心。測(cè)試程序的主要功能是指引ATE在測(cè)試中如何與被測(cè)器件（DUT）交互，具體包括如何對(duì)DUT施加不同的輸入激勵(lì)，如何測(cè)量其響應(yīng)信號(hào)，以及將測(cè)量結(jié)果與設(shè)定的門(mén)限值（Limit）進(jìn)行比較，最終判定測(cè)試結(jié)果為“通過(guò)”（Pass）還是“失效”（Fail）。此外，測(cè)試程序還可以根據(jù)DUT在測(cè)試過(guò)程中的表現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)（分Bin），并將這些測(cè)試結(jié)果輸出給工程師，以用于進(jìn)一步的分析和優(yōu)化。

二、測(cè)試程序的分類(lèi)

測(cè)試程序通常根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的不同，分為以下幾類(lèi)：

特性化分析程序：此類(lèi)程序主要在芯片設(shè)計(jì)完成后的分析階段使用，目的是通過(guò)*測(cè)試各種參數(shù)（如電壓、電流、頻率等）的組合變化，來(lái)確定產(chǎn)品的工作邊界條件。特性化分析程序有助于發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品在極端條件下的表現(xiàn)，為產(chǎn)品手冊(cè)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，也為后續(xù)的設(shè)計(jì)和工藝改進(jìn)提供參考依據(jù)。

量產(chǎn)程序：量產(chǎn)測(cè)試程序的主要目的是迅速、準(zhǔn)確地篩選出合格的產(chǎn)品。它要求在覆蓋所有關(guān)鍵測(cè)試項(xiàng)的前提下，盡可能地簡(jiǎn)化流程，以縮短測(cè)試時(shí)間，降低成本。因此，量產(chǎn)程序通常只測(cè)試關(guān)鍵參數(shù)，并依據(jù)這些參數(shù)快速判斷產(chǎn)品的合格性。

三、量產(chǎn)測(cè)試程序的流程設(shè)計(jì)

在量產(chǎn)測(cè)試中，如何安排測(cè)試項(xiàng)目的執(zhí)行順序是非常重要的，合理的測(cè)試順序可以提升測(cè)試效率，減少不必要的資源浪費(fèi)。以下是一些常用的優(yōu)化策略：

開(kāi)短路測(cè)試優(yōu)先：將開(kāi)短路測(cè)試放在首位，可以快速篩除在封裝或生產(chǎn)中出現(xiàn)的嚴(yán)重缺陷產(chǎn)品，避免不合格的產(chǎn)品進(jìn)入后續(xù)測(cè)試階段，浪費(fèi)測(cè)試時(shí)間和資源。

優(yōu)先測(cè)試高失效率項(xiàng)目：對(duì)于失效率較高的測(cè)試項(xiàng)目，應(yīng)盡早安排執(zhí)行。這可以盡早檢測(cè)出可能的失效器件，減少浪費(fèi)的測(cè)試資源和時(shí)間。

定義不同速度等級(jí)或多個(gè)通過(guò)等級(jí)：根據(jù)應(yīng)用需求，定義不同的速度等級(jí)。例如，Xilinx的FPGA產(chǎn)品可能分為-1、-2、-3等級(jí)，以表明不同的最高運(yùn)行頻率。這樣可以通過(guò)測(cè)試結(jié)果直接分類(lèi)，實(shí)現(xiàn)多等級(jí)的篩選。

測(cè)試數(shù)據(jù)的定期檢測(cè)與流程優(yōu)化：通過(guò)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的持續(xù)監(jiān)控，工程師可以識(shí)別測(cè)試流程中的瓶頸和不足，逐步優(yōu)化測(cè)試順序和內(nèi)容，以提高測(cè)試效率和良率。

四、分Bin及分類(lèi)篩選

測(cè)試程序在執(zhí)行測(cè)試后，會(huì)對(duì)DUT的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分類(lèi)篩選，這個(gè)過(guò)程被稱(chēng)為“分Bin”。分Bin可以進(jìn)一步細(xì)化測(cè)試結(jié)果，提供多種標(biāo)準(zhǔn)以應(yīng)對(duì)不同的生產(chǎn)和市場(chǎng)需求。分Bin主要分為硬件Bin和軟件Bin兩種：

硬件Bin：硬件Bin主要在物理層面對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分類(lèi)，將不同的Bin產(chǎn)品分裝至不同的料管或料盤(pán)中。這種分Bin方式通常由ATE連接的分選機(jī)或探針臺(tái)來(lái)執(zhí)行，物理上的分料以便于生產(chǎn)流程中的自動(dòng)化處理和裝配。

軟件Bin：軟件Bin主要是基于測(cè)試結(jié)果進(jìn)行邏輯分類(lèi)，由ATE系統(tǒng)軟件完成。軟件Bin的數(shù)量一般較多，可以更詳細(xì)地描述測(cè)試失效的原因。例如，某個(gè)軟件Bin可能專(zhuān)門(mén)用于記錄高溫測(cè)試失效的器件，而另一個(gè)則標(biāo)識(shí)在功能測(cè)試中表現(xiàn)不佳的器件。通過(guò)軟件Bin的設(shè)置，測(cè)試數(shù)據(jù)能為生產(chǎn)和質(zhì)量控制提供精確的指導(dǎo)。

五、測(cè)試程序的核心內(nèi)容

在量產(chǎn)測(cè)試程序的設(shè)計(jì)中，測(cè)試工程師需要根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)和良率要求選擇并優(yōu)化測(cè)試項(xiàng)目。以下是一些關(guān)鍵的測(cè)試項(xiàng)和它們?cè)跍y(cè)試流程中的位置：

開(kāi)短路測(cè)試：開(kāi)短路測(cè)試用于檢測(cè)電路是否存在短路或斷路的情況，通常在測(cè)試流程的首位。開(kāi)短路故障可能源于封裝缺陷或焊接不良，迅速篩出此類(lèi)產(chǎn)品可以避免后續(xù)不必要的測(cè)試資源消耗。

直流參數(shù)測(cè)試：在開(kāi)短路測(cè)試之后，通常會(huì)進(jìn)行直流參數(shù)測(cè)試，包括電壓、電流等靜態(tài)指標(biāo)的測(cè)量。這些參數(shù)是芯片正常工作的基礎(chǔ)，如果器件在靜態(tài)條件下的直流參數(shù)未達(dá)標(biāo)，則往往意味著器件存在根本性的失效。

電源功耗測(cè)試：電源功耗測(cè)試評(píng)估器件在靜態(tài)或動(dòng)態(tài)條件下的耗電量，功耗往往是芯片性能的重要指標(biāo)之一。在低功耗產(chǎn)品的測(cè)試中，功耗測(cè)試尤其重要，因?yàn)檫@直接關(guān)系到器件的能效和市場(chǎng)需求。

功能測(cè)試：功能測(cè)試驗(yàn)證芯片的基本功能是否正常，確保器件在實(shí)際應(yīng)用中能正常運(yùn)作。功能測(cè)試項(xiàng)較多，覆蓋的功能面較廣，通常通過(guò)施加特定輸入信號(hào)并檢測(cè)其輸出來(lái)判斷是否符合設(shè)計(jì)要求。

交流參數(shù)測(cè)試：交流參數(shù)測(cè)試包括延遲時(shí)間、轉(zhuǎn)換速率等動(dòng)態(tài)性能測(cè)試，主要用于高性能或高頻應(yīng)用中，檢測(cè)芯片在高速操作下的表現(xiàn)。交流參數(shù)測(cè)試的結(jié)果對(duì)產(chǎn)品的速度等級(jí)分類(lèi)有直接影響，是高速器件測(cè)試的重要步驟之一。

六、測(cè)試程序的數(shù)據(jù)收集與分析

測(cè)試程序會(huì)實(shí)時(shí)收集DUT的測(cè)試數(shù)據(jù)，并將其反饋給測(cè)試工程師。通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析，工程師可以掌握良率情況，并對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和工藝狀況進(jìn)行評(píng)估。常見(jiàn)的數(shù)據(jù)分析方法包括以下幾個(gè)方面：

良率分析：通過(guò)收集和分析良率數(shù)據(jù)，可以幫助工程師識(shí)別出生產(chǎn)過(guò)程中存在的問(wèn)題。若良率持續(xù)下降，可能意味著生產(chǎn)線(xiàn)或工藝環(huán)節(jié)存在異常。

失效模式分析：將不同的失效產(chǎn)品分類(lèi)并分析失效模式，可以為生產(chǎn)線(xiàn)改進(jìn)提供數(shù)據(jù)支持。例如，若某一測(cè)試項(xiàng)的失效率較高，則可能說(shuō)明工藝或材料存在問(wèn)題，需要進(jìn)一步調(diào)查。

測(cè)試優(yōu)化：基于測(cè)試數(shù)據(jù)的分析，工程師可以逐步優(yōu)化測(cè)試流程。比如，將失效率高的測(cè)試項(xiàng)提前執(zhí)行，調(diào)整不同測(cè)試項(xiàng)的門(mén)限等，以提升測(cè)試效率并降低測(cè)試成本。

七、總結(jié)與建議

作為一名集成電路測(cè)試工程師，理解并掌握測(cè)試程序的構(gòu)建和優(yōu)化是提升測(cè)試效率、確保產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。具體建議如下：

熟悉測(cè)試程序的每個(gè)環(huán)節(jié)：了解每個(gè)測(cè)試項(xiàng)的具體目的和其在流程中的位置，確保測(cè)試流程設(shè)計(jì)合理且高效。

善于分析測(cè)試數(shù)據(jù)：通過(guò)良率分析和失效模式分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決生產(chǎn)中的潛在問(wèn)題，不斷改進(jìn)測(cè)試程序。

不斷優(yōu)化測(cè)試流程：根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)的變化，不斷調(diào)整測(cè)試順序、更新測(cè)試項(xiàng)的門(mén)限值，以提高測(cè)試效率和生產(chǎn)良率。

掌握測(cè)試程序的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，不僅能提高測(cè)試產(chǎn)出，也有助于公司整體的生產(chǎn)效率和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。希望這次的詳細(xì)解讀能幫助您在未來(lái)的工作中更高效地完成任務(wù)并持續(xù)提升測(cè)試技能。

免責(zé)聲明：本文采摘自“老虎說(shuō)芯”，本文僅代表作者個(gè)人觀(guān)點(diǎn)，不代表薩科微及行業(yè)觀(guān)點(diǎn)，只為轉(zhuǎn)載與分享，支持保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明原出處及作者，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系我們刪除。

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