整个半导体制造产业链所覆盖的环节较长、涉及到的设备和技术也相对复杂,这其中大家对设计、制造工艺和封装技术的关注度普遍偏高,被忽视的通常在后道测试环节,概因测试在整个半导体制造成本中所占比重偏低,大概不到10%,产品技术迭代也不会很频繁。但这并不是说测试环节就不重要,因为半导体制造涉及到芯片产品的良率和生产效率问题,那么测试环节的技术精进、自动化程度和成本控制同样会显著影响整个半导体制造的产出结果和成本效率。在一些芯片产品设计复杂度不断提升且技术仍存在较大变化的应用领域,测试设备和方法论也同样面临升级挑战。车规级芯片市场就是一个典型的例子。
未来10年,汽车市场作为半导体产品里增长最快的细分行业之一,有预测数据显示从2021年-2030年,其年复合增长率大概在13%左右,远高于排名第二、三位的计算/数据中心和无线通信市场。近日,在半导体自动化测试设备领导厂商泰瑞达和媒体的沟通中,来自泰瑞达的资深产品专家于波也提到,“我们预测在未来的大概5-10年里,汽车电子市场还会持续推动整个半导体工艺不断地带来一些新的挑战。”
而车规级芯片给测试设备行业带来的挑战包括:
1. 因为其高增长性,让更多的芯片厂商涌入汽车市场,包括原有消费领域的一些芯片企业,市场竞争将愈加激烈,芯片企业面临更快的产品面市周期的压力,因为汽车市场给这些新入者的黄金窗口期也有限,如何尽快导入量产市场成为芯片企业的重要生死线,获得更快的面市时间,测试的效率提升显得极为重要;
2. 车规芯片对产品质量的要求更高,技术门槛高,认证标准也更严苛,包括ISO26262、AEC-Q100等,而对质量的高要求带来的是测试成本控制的压力;
3. 车规级芯片还在不断创新,包括很多新的AI芯片、更复杂的SoC产品设计等,新的芯片需求都会转化为测试的需求,可能产生新的对测试环节的投资,此时需要考虑新的测试系统的产品生命周期和可扩展性,以确保投入产出比。
芯片测试挑战
作为一家全球领先的测试机厂商,于波介绍,泰瑞达对这些挑战的应对包括:
首先是帮助客户降低工程开发成本,提升程序质量。通过使用现有的测试程序接口以及开发工具,并持续改进软件的鲁棒性以及持续开发生产力工具帮助客户提升测试质量;
其次是帮助实现更高良率。通过更好的指标以及更小的机差来保证车规MSA测试容限,为平滑通过AEC-Q100认证提供基础。对于这一点,于波补充,“良率大部分是由Fab决定的,但是从测试的角度来看,我们有很多的测试方法论可以帮助提高它的良率。主要包括两方面,第一方面涉及冗余与修复的问题,如果芯片本来设计的时候是有缺陷的,或者设计人员在设计期间很多冗余的部分,我们可以在测试过程中可以把它修复掉,这样可以提升一些边界良率,是指被修复掉的这部分;第二部分是由于我们的测试规格可以做的更精密,比如原来因为不希望有任何一颗坏的产品流向市场,所以把测试标准定得非常严,导致一些好的芯片也可能被剔除。但现在我们的测试机可以测得更准,就可以把边界定得更清晰,从而把更多好的芯片保留下来,这样也会帮助提升边界良率。”
再次,延长固定资产寿命,为测试机存量市场增加价值。方法包括在既有平台的软硬件持续迭代,针对车载工规应用开发有竞争力的测试方案,以及在软硬件更新的同时保证对不同程序的兼容性;
最后,精简化测试单元,以更少的测试单元提供更高产出。通过提供仪表密度以及Loadboard可用面积增加测试工位的扩展性,并降低每工位的测试时间。
这里,泰瑞达为客户提供的不仅仅是先进的测试设备,还包括整套软硬件和测试方法论在内的解决方案。以目前在汽车领域应用越来越广泛的碳化硅产品为例,于波介绍,“我们目前看到碳化硅、氮化镓这种分立器件市场也面临产业升级,要做车载,就不可能做抽样测试,车载要求所有产品都必须是完全透明的,所有的晶圆必须100%测试。另外我们看到现在碳化硅晶圆尺寸也在不断变大,从最早的4寸到6寸,现在有些新厂已经到了8寸,测试的产出也越来越有局限。为此,泰瑞达开发了针对碳化硅的一套全流程、高产出的测试方案,帮助客户在产业升级的基础上,能够以尽可能低的场地成本完成尽可能多的测试,同时覆盖完整的晶圆测试以及成品测试环节。”