芯片制造廠芯片以晶圓為單位進(jìn)行流水化的工藝,完成所有的工藝步驟之后,晶圓就要進(jìn)入良率測(cè)試環(huán)節(jié)。同一片晶圓中有的芯片是合格的,有的芯片是不合格的。測(cè)試目的就是選出合格的芯片,淘汰不合格的芯片。這個(gè)過程就像是征兵工作中的體檢,多項(xiàng)體檢指標(biāo)合格的面試者才是可用之才。
如何進(jìn)行芯片的測(cè)試呢?這時(shí)就要用到芯片測(cè)試機(jī)。
某型號(hào)芯片測(cè)試機(jī)外觀圖
芯片測(cè)試機(jī)中,一個(gè)重要的組成部分就是芯片測(cè)試卡。芯片測(cè)試卡中有很多微針結(jié)構(gòu)。在測(cè)試的時(shí)候,這些微針結(jié)構(gòu)與芯片上固定的位點(diǎn)(所謂的bondpad)接觸,依靠這種接觸完成電信號(hào)的輸入與讀取。測(cè)試完成一個(gè)芯片,再測(cè)試另外一個(gè)芯片。依次完成一片晶圓中所有芯片的測(cè)試。
含有微針結(jié)構(gòu)的測(cè)試卡
芯片測(cè)試卡在工作時(shí)不能同時(shí)接觸所有芯片。只能依次接觸單個(gè)芯片。
上面的動(dòng)圖中,雖然探針卡與芯片只接觸了不到一秒,但是就在那不到一秒鐘中,它可以完成成百到上萬種電信號(hào)的測(cè)試。比如A回路的電流,B回路的電壓,C回路的電容,晶體管的輸入輸出延遲等等,就跟體檢中需要完成視力,聽力,血壓等多種測(cè)試一樣。當(dāng)然,具體測(cè)試什么內(nèi)容,是要根據(jù)芯片的功能與目標(biāo)來決定的。
需要注意的是,只有當(dāng)所有的電學(xué)信號(hào)滿足要求,才認(rèn)為它通過了電路測(cè)試,這種芯片我們稱之為“活芯片”。只要有一種電學(xué)信號(hào)不滿足要求,則認(rèn)為它沒有通過電路測(cè)試,這種芯片我們稱之為“死芯片”。良率就是活芯片占所有芯片的百分比。
測(cè)試完成后,你就會(huì)得到這樣一張花花綠綠的測(cè)試結(jié)果圖,不過它代表的結(jié)果并不是五彩斑斕般的美好,因?yàn)椤恍┥蚀硭佬酒?/p>
晶圓測(cè)試probe map示意圖
假定上圖中綠色的代表活性片,其他顏色的代表死芯片,不同的顏色代表不同的“死法”,比如紅色代表某回路漏電流過大,藍(lán)色代表某回路擊穿電壓過小。系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)記錄這些信息。當(dāng)晶圓運(yùn)送到封裝廠進(jìn)行切割與封裝時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)剔除死芯片將其報(bào)廢,而只加工活芯片。
活芯片中都是一等一的好貨嗎?并不是。
因?yàn)樾酒ㄟ^測(cè)試環(huán)節(jié),只代表它可以按照設(shè)計(jì)要求完成基本的功能。但是,依舊可以按照重點(diǎn)關(guān)注的部分電參數(shù)分出個(gè)三六九等。
就比如體檢中,大多數(shù)人都可以拿到結(jié)論為健康的體檢報(bào)告,如果按照重點(diǎn)關(guān)注的心率和體脂指標(biāo),健康人群中依舊可以分為極其健康和一般健康兩類人群。
所以,測(cè)試通過的芯片要按照部分電性指標(biāo)進(jìn)一步進(jìn)行等級(jí)分類。
對(duì)于面向多種市場(chǎng)的芯片,通常的分類做法是:最”健康”的芯片分類為一等貨,作為服務(wù)器芯片流向企業(yè)級(jí)市場(chǎng);中等“健康”的芯片分類為二等貨,作為消費(fèi)級(jí)芯片流向電腦、手機(jī)等高端消費(fèi)市場(chǎng);還算健康但已經(jīng)離亞健康不遠(yuǎn)的芯片等級(jí)再次之,流向U盤、電子玩具等低端消費(fèi)市場(chǎng)。
芯片的分級(jí)通過封裝廠的分揀動(dòng)作來完成
對(duì)于面向單一市場(chǎng)的芯片(比如華為請(qǐng)臺(tái)積電代工的麒麟980芯片,就只有華為的手機(jī)在用),良率測(cè)試后,由設(shè)計(jì)方?jīng)Q定是否按照重要電參數(shù)進(jìn)一步分類。
有的人可能會(huì)問,芯片商為什么將芯片做如此詳盡的分類?顯而易見,利益最大化。在利益最大化的同時(shí),也照顧了資源的分配,避免了浪費(fèi)。比如步步高點(diǎn)讀機(jī)的存儲(chǔ)芯片不需要和服務(wù)器存儲(chǔ)芯片一樣快。