驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體工業(yè)發(fā)展的動(dòng)力是什么？是人們對(duì)自然學(xué)習(xí)語(yǔ)言、人工智能、自動(dòng)駕駛、視頻監(jiān)控、增強(qiáng)/虛擬現(xiàn)實(shí)、5G通信、個(gè)人醫(yī)療、可再生能源以及智能電網(wǎng)的需求。表面上看，這些需求五花八門(mén)，但透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)后，我們可以驚奇地發(fā)現(xiàn)他們存在許多共同點(diǎn)，比如數(shù)以億計(jì)的計(jì)算能力、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展能力、高效的能源管理能力，以及多維感知的能力。而實(shí)現(xiàn)這些系統(tǒng)級(jí)能力的基礎(chǔ)是關(guān)鍵器件的性能升級(jí)，比如處理器的堆核升頻，網(wǎng)絡(luò)的異質(zhì)互聯(lián)，以及感知層的提精降耗等等。

　　后摩爾時(shí)代，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)面臨變革

　　根據(jù)Omdia發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，目前半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)內(nèi)增長(zhǎng)最快速的三個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域分別為汽車(chē)處理、數(shù)據(jù)中心服務(wù)器處理和高級(jí)移動(dòng)半導(dǎo)體領(lǐng)域，預(yù)計(jì)未來(lái)5年的增長(zhǎng)率分別為16%、12%和7%。受高速、高算力和高帶寬需求的影響，這些應(yīng)用領(lǐng)域的處理器工藝制程已經(jīng)邁向新節(jié)點(diǎn)，達(dá)到了市場(chǎng)上最先進(jìn)的5-7nm級(jí)別，預(yù)計(jì)到本世紀(jì)末將達(dá)到1nm的范疇。

　　圖 | Fab 數(shù)字制程節(jié)點(diǎn)快逼近1nm

　　工藝節(jié)點(diǎn)的提高不僅意味著產(chǎn)品面世周期的延長(zhǎng)，成本的指數(shù)型增長(zhǎng)，還面臨隨著單芯片集成度不斷提高、算力越來(lái)越密集、晶圓面積不斷增大后，良率和產(chǎn)量開(kāi)始走下坡的挑戰(zhàn)。有數(shù)據(jù)表明，當(dāng)單芯片晶圓面積只有10 mm?時(shí)，良率可達(dá)70%以上，而當(dāng)單芯片晶圓面積增長(zhǎng)到360 mm?時(shí)，良率已經(jīng)降至15%左右。

　　所以業(yè)界開(kāi)始尋求降本增產(chǎn)，加速產(chǎn)品上市的方法。而以chiplet構(gòu)成的系統(tǒng)可以說(shuō)是一個(gè)“超級(jí)”異構(gòu)系統(tǒng)，給傳統(tǒng)的異構(gòu)SoC增加了新的維度。業(yè)內(nèi)專家稱，采用經(jīng)過(guò)充分測(cè)試和驗(yàn)證的chiplet可以大大縮短產(chǎn)品的上市時(shí)間，降低芯片的研發(fā)成本。這樣做的好處是可以根據(jù)需要利用不同的制程節(jié)點(diǎn)來(lái)優(yōu)化目標(biāo)設(shè)計(jì)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，單芯片面積同為360 mm²時(shí)，采用4顆小芯片的方案良率可從上述的15%提升至37%左右。

　　圖 | 與單片芯片相比，晶粒chiplet技術(shù)可實(shí)現(xiàn)更高的產(chǎn)量

　　不過(guò)有一點(diǎn)是無(wú)論如何都避免不了的，那就是先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)下多樣的低核心電壓，以及功能堆疊下的峰值電流的增加，因此從處理器到應(yīng)用系統(tǒng)，所需的電源管理系統(tǒng)也變得愈加復(fù)雜。總結(jié)下來(lái)就是，更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力將拉動(dòng)更高復(fù)雜性、更高性能的電源管理市場(chǎng)的發(fā)展。

　　談到電源管理，我們不得不說(shuō)一說(shuō)當(dāng)前火熱的汽車(chē)電子市場(chǎng)。隨著汽車(chē)智能網(wǎng)聯(lián)、電動(dòng)化趨勢(shì)的不斷發(fā)展，汽車(chē)電子成本占比將達(dá)到整車(chē)成本的50%，包括AI芯片、MCU、傳感器、通信模塊、電池管理、DC/DC電壓轉(zhuǎn)換器、牽引電機(jī)逆變器、車(chē)載充電器，以及其他系統(tǒng)的電氣化設(shè)備等，同時(shí)需求總量正呈現(xiàn)指數(shù)型攀升趨勢(shì)。

　　此外，隨著汽車(chē)電動(dòng)化和智能化的普及，新能源汽車(chē)的持續(xù)快速放量，電動(dòng)汽車(chē)中的核心部件——功率半導(dǎo)體的需求量新增巨大。然而Si材料在經(jīng)歷了70年的開(kāi)發(fā)后，到達(dá)了它的材料極限，傳統(tǒng)的IGBT和HVMOS在效率和功率密度上都存在不足。此時(shí)，擁有更快切換速度、溫漂損失小、功率密度更高、集成度更高的第三代半導(dǎo)體材料制成的SiC和GaN FET被搬上了汽車(chē)電子的舞臺(tái)，并將逐漸占領(lǐng)市場(chǎng)。

　　驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體工業(yè)發(fā)展的動(dòng)力，

　　正讓測(cè)試面臨挑戰(zhàn)

　　無(wú)論是云服務(wù)器、5G通信、人工智能還是汽車(chē)電動(dòng)化智能化的發(fā)展，都會(huì)對(duì)半導(dǎo)體測(cè)試帶來(lái)挑戰(zhàn)。

　　圖 | SoC測(cè)試示意圖

　　比如SoC工作在多樣的低核心電壓（<1V）下，但整個(gè)系統(tǒng)的峰值電流又很高（10-100A），于是為了滿足這個(gè)趨勢(shì)的需求，業(yè)界開(kāi)發(fā)出了低噪聲、高效率，被稱為負(fù)載電裝置的功率調(diào)節(jié)器。而這些器件在出廠前需要經(jīng)過(guò)更高水平的負(fù)載和過(guò)流測(cè)試，更低且更精確的導(dǎo)通電阻RDS(on)的測(cè)量。

　　再比如電動(dòng)汽車(chē)的BMS，通常單節(jié)電池的電壓范圍是3.6V-4.7V，所以其輸出和測(cè)量精度就要求在0.1mV左右。同時(shí)，在25個(gè)單元電池的監(jiān)控中，其浮地共模電壓要達(dá)到120V，以適應(yīng)在最高單元上運(yùn)行高達(dá)120V的現(xiàn)代BMS設(shè)計(jì)，所以這是一種高共模電壓下的高精度電壓測(cè)量。

　　值得一提的是，針對(duì)這些高電壓、大電流、高精度的測(cè)試，泰瑞達(dá)的測(cè)試缺陷模型是非常完善的。

　　此外，在這兩個(gè)例子中，還同時(shí)面臨激增的產(chǎn)能需求，泰瑞達(dá)為了降低合作伙伴測(cè)試成本的ASP壓力，提高資本投資的效率和回報(bào)，增加了并行測(cè)試的站點(diǎn)數(shù)（從原來(lái)的4個(gè)站點(diǎn)增加到16/32個(gè)站點(diǎn)），大大擴(kuò)容了吞吐量。

　　無(wú)獨(dú)有偶，在電動(dòng)汽車(chē)和射頻應(yīng)用中開(kāi)始加速普及的第三代半導(dǎo)體器件的使用，也會(huì)給半導(dǎo)體測(cè)試帶來(lái)挑戰(zhàn)。比如：配合功率密度升高的更高電壓電流的輸出和測(cè)量（SiC的擊穿電壓測(cè)量值高達(dá)3kV，某些測(cè)試電流高于2kA）；配合快速切換下的短脈沖寬度測(cè)量；SiC本身特性帶來(lái)的短路電流的測(cè)量（SiC器件的短路電流高達(dá)7.5kA）；以及確保GaN器件質(zhì)量，可篩選出工藝缺陷的動(dòng)態(tài)RDS(on)也被稱為電流崩潰效應(yīng)的測(cè)量，而為了解決基于GaN的SiP功率模塊的高成本廢料問(wèn)題，泰瑞達(dá)采用了更高質(zhì)量的晶圓探針測(cè)試，來(lái)幫助合作伙伴解決上述問(wèn)題。

　　當(dāng)然，前面這些挑戰(zhàn)只是半導(dǎo)體工業(yè)和ATE行業(yè)往前發(fā)展的縮影，實(shí)際上的變革需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于我們所能列舉的。

　　如何破局，擁抱半導(dǎo)體測(cè)試新時(shí)代？

　　面對(duì)如此多的挑戰(zhàn)，誰(shuí)來(lái)顛覆傳統(tǒng)的測(cè)試架構(gòu)，為半導(dǎo)體封測(cè)廠商解憂？作為提供半導(dǎo)體測(cè)試解決方案組合的領(lǐng)導(dǎo)者，泰瑞達(dá)提供的J750、UltraFLEX系列和EAGLE TEST SYSTEMS等產(chǎn)品可以完美地覆蓋上述需求。

　　圖 | 泰瑞達(dá)的產(chǎn)品目標(biāo)

　　我們來(lái)重點(diǎn)介紹一下UltraFLEX系列產(chǎn)品，它包括UltraFLEX和UltraFLEXplus兩種測(cè)試機(jī)。這兩款機(jī)型在產(chǎn)品規(guī)劃之初，就賦予了四大核心思想：

　　1.降低工程開(kāi)銷(xiāo)——UltraFLEX是基于IG-XL軟件平臺(tái)構(gòu)建的，該平臺(tái)是一個(gè)已經(jīng)被證明具有很好魯棒性、易于編程的平臺(tái)，且提供所有儀器的延續(xù)性代碼。比如，相同的IG-XL版本和測(cè)試程序都可以在UltraFLEX和UltraFLEXplus測(cè)試儀上運(yùn)行，因此只要用過(guò)UltraFLEX的工程師想要上手UltraFLEX plus，完全不需要額外培訓(xùn)；

　　2.更高的產(chǎn)量和質(zhì)量——UltraFLEX系列通過(guò)對(duì)重要特性的準(zhǔn)確和完整測(cè)試，采用精確的規(guī)格，允許最小的保護(hù)和插入，幫助客戶實(shí)現(xiàn)最高的測(cè)試質(zhì)量和產(chǎn)量；

　　3.增加測(cè)試機(jī)存量/增量市場(chǎng)的價(jià)值——UltraFLEX和UltraFLEXplus投資的使用壽命都非常長(zhǎng)，且提供長(zhǎng)期升級(jí)選項(xiàng)

　　4.更少的測(cè)試單元——采用UltraFLEXplus可將IC量產(chǎn)所需的測(cè)試單元數(shù)量減少15%-50%提高生產(chǎn)效率，測(cè)試單元的減少可以轉(zhuǎn)化為更少的探針臺(tái)和分選器、更低的設(shè)備功率和更少的操作人員，從而最大程度地降低總制造成本。

　　寫(xiě)在最后

　　我們生活在一個(gè)有趣的時(shí)代，半導(dǎo)體技術(shù)的未來(lái)及其在我們共同的未來(lái)中將扮演的角色從未如此令人興奮。今天的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷轉(zhuǎn)型，業(yè)務(wù)增長(zhǎng)不再由數(shù)量或單位數(shù)量驅(qū)動(dòng)，而開(kāi)始關(guān)聯(lián)更多的復(fù)雜性和終端市場(chǎng)層面的多種技術(shù)集成。這些新興因素對(duì)未來(lái)的設(shè)計(jì)和制造設(shè)備提出了一系列新的挑戰(zhàn)，比如云、AI處理器、邊緣處理器、有線電源轉(zhuǎn)換和電信基礎(chǔ)設(shè)施的新生和變化，而正是這些變化讓我們保持在陡峭的學(xué)習(xí)曲線上。泰瑞達(dá)團(tuán)隊(duì)希望與您一同踏上這段有趣的成長(zhǎng)旅程，當(dāng)您遇到測(cè)試挑戰(zhàn)時(shí)，歡迎聯(lián)系泰瑞達(dá)當(dāng)?shù)氐暮献骰锇?，在合作中?shí)現(xiàn)共贏。