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量產(chǎn)概述
芯片制造和測試
芯片制造
芯片（ 集成電路 ） 制造就是在硅片上雕刻 復雜 電路 和電子元器件 （利用薄膜沉積、光刻、刻蝕 等工藝 ）， 同時 把需要的部分改造成有源器件（利用離子注入 等 ）。
芯片的制造過程可以分為 前道工藝和 后道工藝。
前道是指晶圓制造廠的加工過程，在空白的硅片完成電路的加工，出廠產(chǎn)品依然是完整的圓形硅片。
后道是指封裝和測試的過程，在封測廠中將圓形的硅片切割成單獨的芯片顆粒，完成外殼的封裝，最后完成終端測試，出廠為芯片成品。
前道工藝：包括光刻、刻蝕、薄膜生長、離子注入、清洗、CMP、量測等工藝；
后道工藝：包括減薄、劃片、裝片、鍵合等封裝工藝以及終端測試等。
前道工藝技術難度高，相對復雜，具體過程入下圖示意
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芯片的制造過程：從晶圓制造到封裝測試
芯片測試都測試什么？
什么是芯片量產(chǎn)
從芯片功能設計到生產(chǎn)制造、測試等環(huán)節(jié)，每一個環(huán)節(jié)都至關重要。
對于保障大規(guī)模發(fā)貨后芯片指標表現(xiàn)的一致性，以及產(chǎn)品應用生命周期內(nèi)的穩(wěn)定性和可靠性，需要考慮多種因素。以下是一些相關的觀點：
可量產(chǎn)性設計：在設計階段，就需要考慮到后期的生產(chǎn)、測試等環(huán)節(jié)。設計應當簡潔、明確，易于制造和測試。同時，設計應符合產(chǎn)品的實際需求，避免過于復雜或超前的設計，這不僅會增加制造成本，還可能影響產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性。
工藝和封裝選擇：不同的芯片工藝和封裝方式會對芯片的性能、功耗、穩(wěn)定性等產(chǎn)生影響。因此，選擇合適的工藝和封裝方式至關重要。例如，如果設計需要高頻率運行，那么可能需要選擇能夠支持這種特性的工藝和封裝。
測試環(huán)節(jié)：測試是確保芯片質(zhì)量和可靠性的關鍵環(huán)節(jié)。這需要在設計階段就考慮測試的需求，包括功能測試、壓力測試、壽命測試等。同時，也需要有高效的測試流程和工具，以確保測試的準確性和可靠性。
質(zhì)量管理體系：通過建立完善的質(zhì)量管理體系，可以有效地保障大規(guī)模發(fā)貨后芯片指標表現(xiàn)的一致性，以及產(chǎn)品應用生命周期內(nèi)的穩(wěn)定性和可靠性。這包括對原材料的把控、生產(chǎn)流程的監(jiān)管、測試環(huán)節(jié)的監(jiān)督等。
持續(xù)改進：在產(chǎn)品應用生命周期內(nèi)，需要根據(jù)反饋和監(jiān)測數(shù)據(jù)進行持續(xù)的改進，以提高產(chǎn)品的性能、降低成本、提高產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。
總的來說，從芯片的設計到生產(chǎn)制造、測試等環(huán)節(jié)，都需要用工程的方法進行科學管理和控制，才能確保大規(guī)模發(fā)貨后芯片指標表現(xiàn)的一致性，以及產(chǎn)品應用生命周期內(nèi)的穩(wěn)定性和可靠性。
量產(chǎn)關注點
領域：工藝、封裝、可測性、可靠性、穩(wěn)定性
關鍵指標：PPM、FFR、成本、良率
Key
這些關鍵詞在芯片量產(chǎn)中都有其特定的含義，以下是對它們的解釋：
S2S：這可能指的是"same to same"，通常在制造業(yè)中用來表示同一產(chǎn)品或組件之間的比較。
BKM：這可能是指“backup margin”，在制造業(yè)中，它通常用來表示備份或冗余量，以確保生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和連續(xù)性。
CIP：這個縮寫可能有多種含義，包括“cleaning in place”和“conditioning in place”。在半導體制造中，“cleaning in place”通常指的是使用自動清潔設備來清潔生產(chǎn)設備，而“conditioning in place”則可能指的是設備的就地校準或測試。
Process Window：這是半導體制造中的一個術語，用來描述工藝參數(shù)在特定范圍內(nèi)的可接受條件。對于一個特定的工藝步驟，process window可能包括溫度、壓力、時間、化學品濃度等參數(shù)的可接受范圍。
CPI：這可能是指“Chip Package Interconnect”，這是將芯片封裝與外部連接器（例如，一個PCB）連接的過程。
Warpage：在芯片制造中，這通常指的是由于溫度變化或材料變形導致的芯片或晶圓的翹曲或變形。
ATE CP：ATE代表“Automatic Test Equipment”，CP可能是指“capacity point”，意即測試能力點，一般用于描述測試設備的最大測試能力。
FT：這通常代表“final test”，是在芯片制造過程的最后階段進行的測試，以確保芯片的功能性和性能符合設計規(guī)格。
DFT：這是“Design For Test”的縮寫，它是一種設計方法論，旨在將測試步驟和結構集成到產(chǎn)品設計中，以便在制造過程中進行有效的測試。
DFR：這可能是指“data for review”，通常在產(chǎn)品開發(fā)或設計過程中，這是指為審查目的而準備的數(shù)據(jù)或資料。
HTOL：這是“High Temperature Operating Life”的縮寫，它是一種測試方法，用于評估半導體器件在高溫下的操作壽命。
ESD：這是“Electrostatic Discharge”的縮寫，它是一種現(xiàn)象，其中靜止的物體通過摩擦或接觸帶電，然后通過靜電放電釋放電能。在半導體制造中，ESD是關注的一個重要問題，因為它可能導致設備的損壞或性能下降。
PC：這可能是指“process control”，意即過程控制，這是制造業(yè)中的一個術語，指的是對生產(chǎn)過程進行管理和監(jiān)控以確保產(chǎn)品質(zhì)量和一致性。
HAST：這是“Highly Accelerated Stress Test”的縮寫，它是一種測試方法，用于在短時間內(nèi)模擬產(chǎn)品在實際使用中可能遇到的各種應力條件。
TCT：這是“Temperature Cycling Test”的縮寫，它是一種測試方法，用于評估產(chǎn)品在溫度循環(huán)條件下的性能和穩(wěn)定性。
HTSL：這是“High Temperature Storage Life”的縮寫，它是一種測試方法，用于評估產(chǎn)品在高溫下儲存時的性能保持能力。
AVS：這可能是指“Advanced Visualization System”，這是一種工具或系統(tǒng)，用于在制造業(yè)中提供生產(chǎn)過程的實時可視化數(shù)據(jù)和分析結果。
請注意，這些解釋是基于一般性的制造業(yè)術語和我對半導體制造的知識給出的。對于具體的公司或行業(yè)，這些術語可能有不同的定義或解釋。
量產(chǎn)測試
ATE
廣義上的IC測試設備我們都稱為ATE（AutomaticTest Equipment），一般由大量的測試機能集合在一起，由電腦控制來測試半導體芯片的功能性，這里面包含了軟件和硬件的結合。
這要先從半導體設計和制造的流程開始講起。一個半導體產(chǎn)品要從硅原料變成晶圓再到封裝好的芯片，大概經(jīng)過三個行業(yè)流程：IC設計，晶圓制造，封裝。
所有的芯片產(chǎn)品需要兩個最關鍵的測試節(jié)點：
晶圓探針測試（Chip probing簡稱CP）：ATE在這個階段被稱為探針臺Prober
終測（Final Test 簡稱FT)：芯片封裝完畢后進行測試而不同的芯片類型則有不同的測試方法和要求。
芯片類型：
模擬芯片 （Analog)：模擬是一個可以拉開來慢慢說的概念。簡單來說，就是感知物理世界的接口。信號的特征上來說，模擬信號是連續(xù)的
數(shù)字芯片 (Digital): 使用數(shù)字信號來傳遞數(shù)據(jù)信息，代表如微處理器。信號特征來說，它是離散型的。如下圖
混合信號芯片 （Mixed Signal) ：自然是兩種信號都有，各種功能集成化。比如像DSP和SoC芯片。
存儲/高速總線類芯片：這類芯片的測試項目相對更加復雜，有著自身產(chǎn)品特征上的特別測試需求。
測試一套芯片的系統(tǒng)是什么樣的呢?
測試的機臺(tester)，loadboard （DIB）/ Probe Card (探針測試所用的PCB板卡），Handler (該設備負責抓取放置在測試槽上的被測芯片），測試軟件 （根據(jù)機臺類別不同有不同的語言還有模塊方便工程師進行開發(fā)）
Wafer Probing
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探針連接晶圓上的電路
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按照測試程序?qū)訉诱鐒e芯片內(nèi)部的電路
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畫個Mapping圖
半導體測試ATE介紹
DFT
我們必須在芯片的開發(fā)階段就考慮可測試性的問題，這就是DFT（Design for Test）問題。測試是通過控制和觀察電路中的信號，確定電路是否正常工作的過程。
因此，可控制性和可觀察性是電路可測試性問題中最基本的兩個概念?？蓽y試性設計技術的目的就是試圖增加電路節(jié)點的可控制性和可觀測性，從而有效地、經(jīng)濟地完成芯片的生產(chǎn)測試。
可測性設計（DFT）給整個測試領域開拓了一條切實可行的途徑，目前國際上大中型IC設計公司基本上都采用了可測性設計的設計流程，DFT已經(jīng)成為芯片設計的關鍵環(huán)節(jié)。
DFT通過開發(fā)一些結構化的電路，讓芯片擁有可控可觀的能力。
主要有以下核心技術:
1）掃描路徑設計(Scan Design)
2）內(nèi)建自測試(Bist)
3）JTAG
可能是DFT最全面的介紹--入門篇
從芯片生產(chǎn)測試方案到DFT
FT—封裝測試
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SLT
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樣片測試
芯片回片測試是半導體制造流程的最后一步，但在此之前，需要經(jīng)歷一系列復雜的步驟，包括芯片設計、掩膜制作、晶圓加工等。
這些步驟的質(zhì)量和準確性對最終的芯片品質(zhì)至關重要。
芯片回片測試通常包括以下幾個關鍵步驟：
電性能測試：這是最常見的測試步驟之一，用于評估芯片的電氣特性。它包括測量輸入輸出電壓、電流、功耗等參數(shù)，以確保芯片在不同工作條件下都能正常運行。
功能測試：在這個步驟中，對芯片的各個功能模塊進行測試，以驗證其是否按照設計規(guī)格正常工作。這包括數(shù)字邏輯、模擬電路、通信接口等功能的驗證。
時序測試：時序測試用于確保芯片的各個信號在正確的時間點上升或下降。這對于高速通信和時序敏感的應用至關重要。
溫度測試：對于需要在不同溫度下工作的芯片，溫度測試是必要的。它可以幫助評估芯片在不同環(huán)境條件下的性能。
可靠性測試：這些測試包括熱應力測試、溫度循環(huán)測試、靜電放電測試等，用于評估芯片的可靠性和穩(wěn)定性。
通信性能測試：對于通信芯片，通信性能測試用于驗證芯片與其他設備的通信性能，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性和可靠性。
芯片回片測試流程：科技中的關鍵一步
試制產(chǎn)線
芯片中試線（中試生產(chǎn)線）是指在集成電路（IC）制造過程中，對新工藝、新技術、新材料進行研究和測試的小型生產(chǎn)線。
它主要用于驗證設計方案的可行性、評估工藝參數(shù)的穩(wěn)定性、發(fā)現(xiàn)并解決生產(chǎn)過程中的問題、優(yōu)化生產(chǎn)工藝和提高良品率。
測試全景圖
最全面芯片測試目的、方法、分類及案例（史上最全）
可靠性
可靠性基本概念
芯片可靠性測試主要分為環(huán)境試驗和壽命試驗兩個大項，
其中環(huán)境試驗中包含了：
機械試驗（振動試驗、沖擊試驗、離心加速試驗、引出線抗拉強度試驗和引出線彎曲試驗）、
引出線易焊性試驗、
溫度試驗（低溫、高溫和溫度交變試驗）、
濕熱試驗（恒定濕度和交變濕熱）、
特殊試驗（鹽霧試驗、霉菌試驗、低氣壓試驗、靜電耐受力試驗、超高真空試驗和核輻射試驗）；
而壽命試驗包含了：
長期壽命試驗（長期儲存壽命和長期工作壽命）
加速壽命試驗（恒定應力加速壽命、
步進應力加速壽命和序進應力加速壽命），其中可以有選擇的做其中一些。
一般來說，可靠度是產(chǎn)品以標準技術條件下，在特定時間內(nèi)展現(xiàn)特定功能的能力，可靠度是量測失效的可能性，失效的比率，以及產(chǎn)品的可修護性。
根據(jù)產(chǎn)品的技術規(guī)范以及客戶的要求，我們可以執(zhí)行MIL-STD,JEDEC,IEC,JESD,AEC,andEIA等不同規(guī)范的可靠度的測試。
可靠性活動全景圖
芯片在不同階段要做的可靠性
芯片可靠性介紹
可靠性測試標準
可靠性測試
? HTOL：高溫壽命試驗（ High Temperature Operating Life ），也叫老化（burn in）
? LTOL為低溫壽命試驗，基本與HTOL一樣，只是爐溫是低溫，一般用來尋找熱載流子引起的失效，或用來試驗存儲器件或亞微米尺寸的器件
? EFR/ELFR:早期失效壽命試驗（ Early Failure Rate / Early Life Failure Rate）
? BLT偏壓壽命試驗（Bias Life Test）
? BLT-LTST低溫偏壓壽命試驗（Bias Life Test-Low Temperature Storage Test）
? HTGB高溫柵極偏壓試驗 (High Temperature Gate Bias) ，
? HTRB-高溫反向偏壓試驗(High Temperature Reverse Bias)
可靠性實驗
? Precon:預處理（ Preconditioning Test ), 簡寫為PC，也有叫MSL（Moisture Sensitivity Level）吸濕敏感、濕度敏感性試驗(MSL Test)試驗的：確認芯片樣品是否因含有過多水份，使得在SMT回焊(Reflow)組裝期間，造成芯片脫層(Delamination)、裂痕(Crack)、爆米花效應，導致壽命變短或損傷，模擬芯片貼到板子的過程可能出現(xiàn)的這些問題。
? THB:溫濕度偏壓壽命試驗(Temperature Humidity Bias Test)
? H3TRB：高溫高濕反偏試驗（High Humidity, High Temperature Reverse Bias ）
? BHAST高加速壽命試驗( Highly Accelerated Stress Test), 也叫HAST
? UHAST：(Unbiased HAST)
? TCT: 高低溫循環(huán)試驗（Temperature Cycling Test，也可簡寫TC，芯片級TC ）
? 板級TCT
? PTC 功率溫度循環(huán)（Power temperature Cycling）
? PCT:高壓蒸煮試驗 （Pressure Cook Test，也叫AC (Autoclave Test)：
? TST: 高低溫沖擊試驗（Thermal Shock Test, 可簡寫TS )
? HTST: 高溫儲存試驗（High Temperature Storage Life Test，可簡寫HTS ）
? 可焊性試驗（Solderability Test ）
? 耐焊性試驗（ Solder Heat Resistivity Test ）
? 外觀檢測（External Visual Inspection，可簡寫OM）
? 焊線推拉力試驗（Wire Bond Pull/ Shear）
? 錫球推力試驗（Solder Ball Shear）
? Die推力試驗（Die Shear Test）
? 錫球熱拔試驗（Solder Ball Hot Bump Pull）
? 錫球冷拔試驗（Solder Ball Cold Bump Pull）
可靠性評估體系
可靠性試驗培訓.ppt
工藝以及良率提升
芯片良率與多個因素密切相關，其中最主要的兩個因素是芯片設計的冗余度和代工廠工藝穩(wěn)定性。
芯片設計的冗余度：芯片設計冗余度是指在設計芯片時，為確保芯片功能的可靠性而留有的安全邊際。設計冗余度越高，意味著芯片在面對各種異常情況時，能夠更好地適應和恢復，從而提高芯片的穩(wěn)定性和可靠性。較高的設計冗余度有助于提高芯片良率，因為它可以降低因設計缺陷導致的缺陷芯片數(shù)量。
代工廠工藝穩(wěn)定性：代工廠工藝穩(wěn)定性是指代工廠在生產(chǎn)過程中，對生產(chǎn)設備、原材料和生產(chǎn)環(huán)境的控制能力。工藝穩(wěn)定性越高，意味著代工廠在生產(chǎn)過程中能夠保持較高的生產(chǎn)一致性，從而提高芯片的良率。此外，代工廠的工藝穩(wěn)定性還與代工廠的技術實力和管理水平密切相關，因此選擇有實力的代工廠也是提高芯片良率的關鍵。
工藝
芯片的制造工藝流程主要包括芯片設計、晶片制造、封裝制造、成本測試等幾個環(huán)節(jié)，其中晶片制造過程尤為復雜。
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量產(chǎn)指標
量產(chǎn)指標是一系列用于衡量和評估半導體生產(chǎn)效率和質(zhì)量的標準。這些指標通常包括生產(chǎn)速度、產(chǎn)品良率、缺陷密度等。這些指標旨在確保生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和產(chǎn)品的質(zhì)量。
芯片
良率
良率是指芯片制造過程中符合設計規(guī)格和性能要求的芯片數(shù)量與總生產(chǎn)芯片數(shù)量的比例。
良率是衡量生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標，通常以百分比形式表示。提高良率可以降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量。
DPPM
DPPM（Defects Per Million）是指每百萬缺陷數(shù)，是一種衡量產(chǎn)品缺陷率的指標。在芯片制造中，DPPM通常用于衡量制造過程中缺陷的數(shù)量和分布情況。
該指標可以幫助制造商了解生產(chǎn)過程中存在的問題，并采取相應的措施提高產(chǎn)品質(zhì)量。
測試成本
測試成本是指在芯片制造過程中進行測試所需的成本，包括測試設備、測試程序、人力成本等。
測試成本是評估生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益的重要因素之一。降低測試成本可以提高生產(chǎn)效率和降低產(chǎn)品售價。
產(chǎn)品
穩(wěn)定性
穩(wěn)定性是指芯片產(chǎn)品在特定條件下長時間運行的能力和可靠性。穩(wěn)定性對于確保芯片產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性非常重要。制造商通常會進行一系列測試和評估，以確保芯片產(chǎn)品在各種條件下穩(wěn)定運行。
性能
性能是指芯片產(chǎn)品的運算速度、數(shù)據(jù)處理能力、響應時間等。高性能的芯片產(chǎn)品能夠滿足不斷發(fā)展的計算需求和技術要求。制造商通常會在設計和制造過程中優(yōu)化芯片產(chǎn)品的性能，以提高其運算速度和處理能力。
功耗
功耗是指芯片產(chǎn)品在運行過程中消耗的能量。隨著技術的發(fā)展，對芯片產(chǎn)品的功耗要求越來越嚴格，因為功耗過高會導致能源浪費和設備發(fā)熱等問題。因此，制造商通常會在設計和制造過程中優(yōu)化芯片產(chǎn)品的功耗，以降低能源消耗和提高設備性能。
FFR
FFR（Failure Frequency Rate）是指故障率，是衡量芯片產(chǎn)品可靠性的重要指標之一。FFR通常以每小時或每月的故障次數(shù)來表示，用于評估芯片產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性。制造商通常會進行一系列測試和評估，以降低芯片產(chǎn)品的FFR并提高其可靠性。
審核編輯：黃飛
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