半導(dǎo)體廠商如何做芯片的出廠測試呢,這對芯片來說,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,測試的壓力是非常大。當(dāng)芯片被晶圓廠制作出來后,就會進入WaferTest的階段。這個階段的測試可能在晶圓廠內(nèi)進行,也可能送往附近的測試廠商代理執(zhí)行。生產(chǎn)工程師會使用自動測試儀器(ATE)運行芯片設(shè)計方給出的程序,粗暴的把芯片分成好的/壞的這兩部分,壞的會直接被舍棄,如果這個階段壞片過多,基本會認為是晶圓廠自身的良品率低下。如果良品率低到某一個數(shù)值之下,晶圓廠需要賠錢。
WT的測試結(jié)果多用這樣的圖表示:
通過了WaferTest后,晶圓會被切割。切割后的芯片按照之前的結(jié)果分類。只有好的芯片會被送去封裝廠封裝。封裝的地點一般就在晶圓廠附近,這是因為未封裝的芯片無法長距離運輸。封裝的類型看客戶的需要,有的需要球形BGA,有的需要針腳,總之這一步很簡單,故障也較少。由于封裝的成功率遠大于芯片的生產(chǎn)良品率,因此封裝后不會測試。
封裝之后,芯片會被送往各大公司的測試工廠,也叫生產(chǎn)工廠。并且進行FinalTest。生產(chǎn)工廠內(nèi)實際上有十幾個流程,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。
FinalTest是工廠的重點,需要大量的機械和自動化設(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,工程師需要和市場部一起決定,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”系列處理器。如果CPU壞了2個的,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。一點問題都沒有的,可以當(dāng)“酷睿i7”處理器。(上面這段僅是簡化說明“芯片測試的結(jié)果影響著產(chǎn)品最終的標(biāo)簽”這個過程,并不是說Intel的芯片量產(chǎn)流水線是上文描述的這樣。實際上Intel同時維持著多個產(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可以分成兩個步驟:1。自動測試設(shè)備(ATE)。2。系統(tǒng)級別測試(SLT)。2號是必要項。1號一般小公司用不起。
ATE的測試一般需要幾秒,而SLT需要幾個小時。ATE的存在大大的減少了芯片測試時間。
ATE負責(zé)的項目非常之多,而且有很強的邏輯關(guān)聯(lián)性。測試必須按順序進行,針對前列的測試結(jié)果,后列的測試項目可能會被跳過。這些項目的內(nèi)容屬于公司機密,我僅列幾個:比如電源檢測,管腳DC檢測,測試邏輯(一般是JTAG)檢測,burn-in,物理連接PHY檢測,IP內(nèi)部檢測(包括Scan,BIST,F(xiàn)uncTIon等),IP的IO檢測(比如DDR,SATA,PLL,PCIE,Display等),輔助功能檢測(比如熱力學(xué)特性,熔斷等)。
這些測試項都會給出Pass/Fail,根據(jù)這些Pass/Fail來分析芯片的體質(zhì),是測試工程師的工作。
SLT在邏輯上則簡單一些,把芯片安裝到主板上,配置好內(nèi)存,外設(shè),啟動一個操作系統(tǒng),然后用軟件烤機測試,記錄結(jié)果并比較。另外還要檢測BIOS相關(guān)項等。
圖為測試廠房的布置