半导体生产过程中,一个容易让人忽视且贯穿半导体设计、制造和封装全程的环节,就是半导体测试,即通过测量半导体的输出响应和预期输出并进行比较,以确定或评估芯片功能和性能。特别是越高端、越复杂的芯片对测试的依赖度越高。
一般来说,每个芯片都要经过两类测试:参数(包括DC和AC)以及功能测试。
半导体测试设备主要包括三类:自动测试设备ATE、探针台、分选机。其中测试功能由测试机实现,而探针台和分选机实现的则是机械功能,将被测晶圆、芯片拣选至测试机进行检测。探针台和分选机的主要区别在于,探针台针对的是晶圆级检测,而分选机则是针对封装的芯片级检测。根据SEMI,ATE大致占到半导体测试设备的2/3。
半导体测试贯穿芯片生产全程。具体来说,在线路图设计阶段的“检验测试”;在晶圆阶段的“晶圆测试”;以及在切割封装后的“封装测试”。
从ATE需求量来看,封装环节>制造环节>设计环节。此前,我们总把“封装”和“测试”放在一起,并成为“封测”,也从侧面应证了在半导体生产全流程中,处于后端的“封装”使用ATE用量较多。
ATE设备的特性
“一招鲜吃遍天”
ATE不属于工艺设备,和制程的直接相关度低。这就意味着,ATE产品不需要频繁升级换代机器,市场主流ATE产品多是同一测试技术平台通过更换不同测试模块来实现多种类别的测试,提高平台延展性。
例如国际半导体测试机龙头泰瑞达的模拟及数模混合测试平台ETS-364/ETS-600由Eagle Test System于2001年推出,目前仍在泰瑞达官网销售。
一款ATE设备在市场上存在20年之久且有良好的销售业绩,这在其他半导体生产设备是难以想象的。硬件迭代速度慢,ATE产品生命周期长;进入检测供应后,下游客户粘性高,能够保持长期稳定供货关系。依托产品特型和渠道关系,使得一些ATE设备厂商实现“一招鲜吃遍天”。
符合什么标准的ATE产品能够“经久不衰”?主要从四方面考量,一是测试广度;二是测试精度;三是测试速度;四是测试机延展性。具体来说,测试机的测试覆盖范围越广,能够测试的项目越多,就越受客户青睐;测试精度的重要指标包括测试电流、电压、电容、时间量等参数的精度;测试机的延展性主要是指能否根据需要灵活地增加测试功能、通道和工位数。