在對電子器件小型化要求不斷提高的情況下,單片功能不斷增加。目前的工藝中,為保證芯片的質(zhì)量,一般都是從設(shè)計成型到大規(guī)模生產(chǎn)的過程中進行芯片檢測。而傳統(tǒng)的芯片調(diào)試技術(shù)是在芯片功能基礎(chǔ)上增加一套以功能為導(dǎo)向的測試程序,它一般只能檢測芯片有無錯誤或故障,無法在芯片終端上精確地定位出錯誤,只有根據(jù)檢測人員的經(jīng)驗來判斷,這樣就會造成芯片檢測速度慢、效率低。由于每個功能元件都有其自身的測試要求,設(shè)計工程師必須在設(shè)計初期就做出測試規(guī)劃。
芯片功能測試方法
芯片功能測試常用6種方法有板級測試、晶圓CP測試、封裝后成品FT測試、系統(tǒng)級SLT測試、可靠性測試,多策并舉。
第一種:板級測試,主要應(yīng)用于功能測試,使用PCB板+芯片搭建一個“模擬”的芯片工作環(huán)境,把芯片的接口都引出,檢測芯片的功能,或者在各種嚴(yán)苛環(huán)境下看芯片能否正常工作。需要應(yīng)用的設(shè)備主要是儀器儀表,需要制作的主要是EVB評估板。
第二種:系統(tǒng)級SLT測試,常應(yīng)用于功能測試、性能測試和可靠性測試中,常常作為成品FT測試的補充而存在,顧名思義就是在一個系統(tǒng)環(huán)境下進行測試,就是把芯片放到它正常工作的環(huán)境中運行功能來檢測其好壞,缺點是只能覆蓋一部分的功能,覆蓋率較低所以一般是FT的補充手段。
第三種:可靠性測試,主要就是針對芯片施加各種苛刻環(huán)境,比如ESD靜電,就是模擬人體或者模擬工業(yè)體去給芯片加瞬間大電壓。
第四種:封裝后成品FT測試,常應(yīng)用與功能測試、性能測試和可靠性測試中,檢查芯片功能是否正常,以及封裝過程中是否有缺陷產(chǎn)生,并且?guī)椭诳煽啃詼y試中用來檢測經(jīng)過“火雪雷電”之后的芯片是不是還能工作。
第五種:晶圓CP測試,常應(yīng)用于功能測試與性能測試中,了解芯片功能是否正常,以及篩掉芯片晶圓中的故障芯片。
第六種:多策并舉。
芯片測試設(shè)備
第一個:測試機
測試機是檢測芯片功能和性能的專用設(shè)備。測試時,測試機對待測芯片施加輸入信號,得到輸出信號與預(yù)期值進行比較,判斷芯片的電性性能和產(chǎn)品功能的有效性。在CP、FT檢測環(huán)節(jié)內(nèi),測試機會分別將結(jié)果傳輸給探針臺和分選機。當(dāng)探針臺接收到測試結(jié)果后,會進行噴墨操作以標(biāo)記出晶圓上有缺損的芯片;而當(dāng)分選器接收到來自測試機的結(jié)果后,則會對芯片進行取舍和分類。
第二個:探針機
探針臺用于晶圓加工之后、封裝工藝之前的CP測試環(huán)節(jié),負(fù)責(zé)晶圓的輸送與定位,使晶圓上的晶粒依次與探針接觸并逐個測試。探針臺的工作流程為:通過載片臺將晶圓移動到晶圓相機下——通過晶圓相機拍攝晶圓圖像,確定晶圓位置——將探針相機移動到探針卡下,確定探針頭位置——將晶圓移動到探針卡下——通過載片臺垂直方向運動實現(xiàn)對針。
第三個:分選機
分選設(shè)備應(yīng)用于芯片封裝之后的FT測試環(huán)節(jié),它是提供芯片篩選、分類功能的后道測試設(shè)備。分選機負(fù)責(zé)將輸入的芯片按照系統(tǒng)設(shè)計的取放方式運輸?shù)綔y試模塊完成電路壓測,在此步驟內(nèi)分選機依據(jù)測試結(jié)果對電路進行取舍和分類。
芯片作為電子產(chǎn)品的核心部件,其性能越來越趨于精益求精,為保證芯片質(zhì)量,人們都采用了有效的測試技術(shù)對芯片進行功能測試。晶片確認(rèn),隨著設(shè)計復(fù)雜性的提高,工作量與作業(yè)難度成數(shù)量級的增加。驗證師通過在設(shè)計工程上運行復(fù)雜的模擬,以二進制波形的方式把芯片產(chǎn)品規(guī)格描述成各種功能,處理復(fù)雜的狀態(tài)空間,并對其進行錯誤的檢測,是驗證工程師面臨的最大挑戰(zhàn)。
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