21世纪的半导体测试封箱机

21世纪的半导体测试

21世纪的半导体测试 2011年12月10日 来源： 　近30年来，一个再被提及的问题就是："为什么我们测试芯片？"是的，在理想的情况下，半导体测试并不是必需的。但现实的世界并不理想，特别是当我们不断地改进和提高工艺技术，且其发展正在超出著名的摩尔定律的时候。在这种情况下，最实际的问题应该是："在2000年，对半导体测试的挑战将是什么？"　　依我的分析，当我们进入21世纪时，半导体测试行业将面临三个重要转变： 　　·速度和精度　　·系统级集成　　·封装和测试工序的改革。　　在这三个方面，测试设备生产者和用户都同时存在着挑战和机遇。国际半导体技术发展路线（ITRS）中对这些需求都进行了定义，并且规定了行业的目标。　　一、速度和精度　　从测试的角度，虽然芯片的片内速度可能很高，但大多数ATE供应商却更为关注片外速度。作为被测器件（DUT）外部的测试仪同样关注被测器件引脚处的定时及功能。　　按ITRS规划，在2002年，片上非归零（NRZ）数据速率需要达到1600MHZ。近20年来，芯片频率的综合年增长率为30%，但是在这同样的时间间隔内，ATE速率的年增长率仅为12%。这就出现了一个很大的性能缺口，并可能严重冲击产品的成品率。　　比测试仪频率更重要的是对定时精度的需求。按照习惯的作法，要求系统的总定时精度（OTA）为最小周期时间的5%。依此算法，1GHZ的I/O速度意味着OTA必须达到小于50ps，或者±25ps。　　这个OTA要求对测仪管脚数、灵活性和功能性需求愈来愈高的今天，带来了不小的问题。因为测试仪必须依赖于半导体技术的发展以达到它的高性能。换句话说，ATE生产者必须使用今天的技术建立测试系统，并用来测试已经发展了的明天的IC。　　到今天为止，我们是通过设计高稳定定时系统，并通过复杂的测量和先进的自校准技术补偿系统误差的办法，以满足今天的高稳定、高定时精度的测试需求。如果沿着这个技术路线走下去，我们将遇到双重困难。即这些参数如何精确测量，以及系统误差如何补偿。　　在ATE产业，测试系统生产商倾向于通过一个有限的测试条件集合来定义其系统的OTA。在1999年的国际测试会议上，一位ATE市场销售经理就开玩笑地说，OTA说到底只是"我们的定时精度。"制定OTA标准的努力一直未获实质性进展。实际上，一些独立的定时测量仪器供应商通过自行开发的工具对测试系统的边沿位置精度和定时稳定性进行了系统的测量和跟踪。结果表明，在实时应用的全部范围内，ATE精度是完全满足规范要求的。不用担心，ATE生产商将坚持不懈地通过设计和校准以解决其测试系统定时精度性能。因为他们一直得到用户的信任和认可，并且面临严酷的竞争压力。　　我们预期，专门用于测试I/O通道、能容纳和控制其性能的专用片上系统芯片（SOC）将问世，而其极限性能将只受限制于位于测试仪通道和被测器件（DUT）之间的测试插座。这就自然地引伸出DUT内建自测试（BIST）或嵌入测试的解决方案。具有BIST的被测芯片将不再受片外接口及信号完整性的影响。在未来几年，ATE供应商将会特别关注棘手的定时精度问题，并且需要逐个地精细推敲接口设计，以求具有最高的频带。 　　二、系统级集成　　芯片级系统（SOC）是一个被过渡使用的名词。SOC最早是作为市场广告的传媒，所以一开始就缺乏一个明确的定义。几年过去了，SOC表现出很强的生命力，但其实际市场份额与原始预测有很大出入。　　我们不想把SOC视作一个产品，更多地是作为一个过程，它将更多独特的功能集成于一个单独的、更为复杂的硅片上。因之，更适合的名词应该是系统级集成（SLI）。SLI具有下列属性：　　·集成多种逻辑、存储器以及模拟功能　　·使用源于内部或第三部分、具有特定功能的嵌入核。　　·设计复用概念的最大化，以加速上市时间。　　从测试的观点，这意味着更多以单件型式存在的多功能芯片将需要使用数据混合信号测试系统来实施测试。在1999年，混合信号测试仪市场销售极旺，我们预计这个势头将持续到2000年，或更晚。这些新结构芯片将需要测试系统具有超过500MHZ的数字数据速率5GHZ取样、至少16位的分辨率，以及-100Dbr 噪音标准。这是一个相当重要的选择。 这些系统将只能满足简单SLI芯片的测试需求，它们不适用于解决测试中诸如芯核选择及测试程序复用的问题。这些问题要通过可测性设计（DFT）技术来解决。　　高速测试问题将主要依靠21世纪必获稳定发展的BIST技术，这一观点已被一些ATE生产商所接受，并作为其发展的战略路线。这一问题似可无需过虑。　　一年前，Credence Systems和Logic Vision两公司宣布，由他们合作，将一些嵌入式测试工具集成到测试仪的操作系统中。而在此前已发布了产品预告。大约在半年前，Teradyne公司宣布对LOGIC Vision公司进行重要投资，并同时宣布开发产品。　　在1999年的国际测试会议上

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