芯片測試機面臨新挑戰，泰瑞達系列舉措捍衛品牌

集成電路自動(dòng)測試設備（ATE，測試機）是檢測芯片功能和性能的專(zhuān)用設備，據SEMI預測，2019年中國測試機占據后道檢測設備62.8%的份額（如圖1）。

數據來(lái)源：SEMI，賽迪顧問(wèn)整理 

圖1 2019年中國集成電路測試設備產(chǎn)品結構

ATE測試的趨勢是什么？為此，電子產(chǎn)品世界記者訪(fǎng)問(wèn)了泰瑞達業(yè)務(wù)戰略總監翟朝艷（Natalian Der）女士，并深入了解了泰瑞達的產(chǎn)品特色與在華策略。

1 芯片測試的新挑戰

為了捍衛電子產(chǎn)品的品牌，半導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，很短的上市時(shí)間，合理的成本，并保證質(zhì)量。

過(guò)去，測試就是把一批芯片給你，你測出來(lái)哪些是好、哪些是壞。但現在這遠遠不夠，測試環(huán)節已是芯片生產(chǎn)的重要環(huán)節，現在最新測試是已經(jīng)發(fā)覺(jué)一些是不好的芯片，對它進(jìn)行trim（微調），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(shí)降低了芯片的測試成本。

trim現在越來(lái)越重要和普遍。因為現在芯片的工藝尺寸變得越來(lái)越小。尤其對于RF和模擬，可以微調頻率、電壓、電流等，例如trim達到了整個(gè)RF設計時(shí)間的40%（如下圖），有的甚至會(huì )高達50%~60%。在設計過(guò)程中，一般要進(jìn)行可制造性設計（DFM），以便后面的產(chǎn)品修復。

為此，測試工程師面臨一系列的挑戰。

1）質(zhì)量標準越來(lái)越高。在消費電子、手機和汽車(chē)電子中，汽車(chē)電子對于不良率的要求是最高的。但隨著(zhù)時(shí)間的推移，這3類(lèi)電子產(chǎn)品的不良率要求都在不斷地提升。與此同時(shí)，消費電子、手機產(chǎn)品現在也慢慢進(jìn)入汽車(chē)中，所以也需要其性能提高。所以消費電子和手機對質(zhì)量的要求也慢慢在向汽車(chē)電子靠攏（如下圖）。

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

上述兩個(gè)原因集合在一起，導致缺陷率越來(lái)越高，所以trim的難度越來(lái)越大。

2）越來(lái)越短的芯片開(kāi)發(fā)周期，加上越來(lái)越多的功能。消費電子例如手機的更新?lián)Q代很快。同時(shí)對于汽車(chē)電子，大家都認為傳統汽車(chē)電子，一般有幾年的設計時(shí)間。但是調查表明，68%的汽車(chē)電子芯片要在2年之內完成。

3）芯片種類(lèi)的多樣化?，F在智能手機是最主流的產(chǎn)品，此前是PC?，F在隨著(zhù)新技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應用的拓展，終端產(chǎn)品越來(lái)越多樣化，包括物聯(lián)網(wǎng)、智能家居、AR/VR、自動(dòng)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(chǎng)家仍希望能用一個(gè)測試平臺靈活地測試各種芯片。

2 5G、AI和自動(dòng)駕駛帶來(lái)的挑戰

例如5G，所以從前端的智能手機到后端的數據中心，每一個(gè)級別的設備都需要建設。這是機會(huì )，但同時(shí)也帶來(lái)挑戰，包括數據量、數據傳播的可信度，同時(shí)收發(fā)時(shí)的功率有多大，在帶內傳播數據的失真度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(huì )干擾別的頻段工作，……這些都是5G帶來(lái)的設計和測試方面的挑戰。具體地，對于手機，因為其速度越來(lái)越快，所以每個(gè)手機都將成為一個(gè)超級電腦。如果5G用毫米波的波段，手機芯片的RF需要多達4、5個(gè)，而不像以前1個(gè)就足夠了。同時(shí)5G的時(shí)延也越來(lái)越低，使得5G可以用于大量應用。

人工智能（AI）也是大大促進(jìn)SoC增長(cháng)的一個(gè)因素。如下圖，最下面深藍色是傳統的計算，AI在過(guò)去幾年里剛剛開(kāi)始，現在是一個(gè)熱點(diǎn)。過(guò)去幾年是從傳統的計算轉化過(guò)去的。最初AI的增長(cháng)是因為云應用最多，然后慢慢地邊緣設備會(huì )越來(lái)越多。如下圖，增長(cháng)的最上面的綠色是AI，會(huì )促進(jìn)各行各業(yè)的應用。AI給測試帶來(lái)的挑戰有3個(gè)：①測試的數據越來(lái)越多。②需要大電流，有的甚至高達上千安培。③高速I(mǎi)/O接口，例如現在有的接口可以達到56 Gbit/s。

那么，自動(dòng)駕駛芯片如何提高安全性（safety）？實(shí)際上，safety從參數上要做更多的測試，不管是壽命的測試，高低溫等，壓力測試等。同時(shí)對于參數的管控，從之前的DPPM（百萬(wàn)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(lái),而且測試的覆蓋范圍要更多。

3 ATE測試工具如何來(lái)應對挑戰

1)靈活。泰瑞達采用可擴展的測試架構，主要是板卡，板卡有專(zhuān)門(mén)應用于模擬、RF、數字的。根據客戶(hù)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，可以根據用戶(hù)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2019年9月新發(fā)布的UltraFLEXplus。

3）并行測試，即多個(gè)芯片同時(shí)測試，這樣可以降低每個(gè)芯片的測試時(shí)間和成本。

4）測試環(huán)境。泰瑞達的IG-XL軟件是圖形化的界面，讓設計工程師很容易上手，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(shí)間。

圖：泰瑞達的4大類(lèi)產(chǎn)品

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

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

在客戶(hù)滿(mǎn)意度方面，VLSIresearch在過(guò)去幾年對客戶(hù)滿(mǎn)意度的調查中，泰瑞達一直穩居榜首（如下圖）。

泰瑞達的客戶(hù)分為幾類(lèi)：①I(mǎi)DM（集成器件制造商）?，F在中國大力發(fā)展IDM，自己從頭到尾做出來(lái)。②wafer foundry（晶圓廠(chǎng)）。③fabless（設計公司）。中國現在數量最多的是fabless公司，然后fabless去找foundry去生產(chǎn)，找OSAT(外包半導體封裝測試)去測試。④OSAT。

4 泰瑞達在中國

在中國，泰瑞達有600多名員工，遍布在19個(gè)辦公室。泰瑞達的產(chǎn)品中有60%在華生產(chǎn)。2018年大中華區營(yíng)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)等應用芯片，每個(gè)領(lǐng)域的芯片都會(huì )有不同的要求,例如模擬，如果用到汽車(chē)的電源控制，電源的范圍就會(huì )很寬泛。

照片 泰瑞達業(yè)務(wù)戰略總監 翟朝艷（Natalian Der）

如何用好ATE設備測試？這與測試工程師的經(jīng)驗有一定的關(guān)系。因為芯片不一樣，所以需要測的參數不一樣，測試工程師編寫(xiě)的程序也不一樣。過(guò)去一些本土芯片公司剛開(kāi)始起步時(shí)，可能都不測芯片，多給客戶(hù)5%就可以了。但是現在隨著(zhù)質(zhì)量的要求越來(lái)越高，尤其企業(yè)要做大做強，無(wú)法承受高缺陷率的損失。為此，為了培訓中國的測試工程師，泰瑞達和國內的一些高校合作，把泰瑞達測試的知識編成教材，使學(xué)生和業(yè)內人士能夠很快上手。

世界經(jīng)濟一體化是大勢所趨。泰瑞達1979年已來(lái)到中國，至今40年。中國的芯片公司如果想做大做強、走向世界，需要有一個(gè)真正能夠給測試把關(guān)、幫助把質(zhì)量做好的朋友。

泰瑞達已走過(guò)近60年；服務(wù)了世界各個(gè)大廠(chǎng)商/品牌，包括中國很多客戶(hù)，在客戶(hù)滿(mǎn)意度方面位居第一；公司擁有技術(shù)上的領(lǐng)先性。因此，泰瑞達不僅自身品牌強大，更是令人放心的芯片和電子產(chǎn)品的品牌捍衛者。