5G晶圓大批量生產(chǎn)測(cè)試的三個(gè)挑戰(zhàn)

隨著5G的發(fā)展，我們完全致力于與領(lǐng)先的制造商合作，開(kāi)發(fā)創(chuàng)新的測(cè)試和測(cè)量方法，這些方法將支持實(shí)現(xiàn)其令人興奮的希望所需的龐大基礎(chǔ)架構(gòu)。這是要解決的3個(gè)挑戰(zhàn)。

今年早些時(shí)候，F(xiàn)ormFactor的Daniel Bock和Jeff Damm討論了5G晶圓大批量生產(chǎn)的測(cè)試方法。像所有技術(shù)進(jìn)步一樣將5G推向市場(chǎng)需要一系列支持工具來(lái)確保最終產(chǎn)品符合預(yù)期。這需要在芯片技術(shù)和制造工藝方面取得顯著的性能提升 – 同時(shí)將價(jià)格/性能保持在經(jīng)濟(jì)可行的水平。

并且，與所有技術(shù)進(jìn)步一樣，需要解決一些挑戰(zhàn)，特別是在RF生產(chǎn)方面。以下是Daniel和Jeff在文章中提到的三個(gè)值得分享的內(nèi)容：

1.頻率越高，每個(gè)設(shè)備的通道越多。

影響測(cè)試單元的第一個(gè)重大轉(zhuǎn)變是新的高速通道，工作頻率接近70GHz。傳統(tǒng)的HVM晶圓測(cè)試儀能夠達(dá)到6GHz，覆蓋了4G使用的所有頻段。此外，這些測(cè)試儀可以通過(guò)自定義擴(kuò)展器擴(kuò)展到更高頻率，在這些頻率上添加1-2個(gè)通道。正在開(kāi)發(fā)的5G設(shè)備將包括最高通道數(shù)的每個(gè)被測(cè)設(shè)備（DUT）最多64個(gè)RF通道。這意味著由于頻率限制，傳統(tǒng)測(cè)試儀可能不是最佳解決方案。半導(dǎo)體制造商要求使用更多mmWave通道的新測(cè)試解決方案，而不是現(xiàn)有的現(xiàn)成測(cè)試儀。可能擴(kuò)大SMU以支持這一點(diǎn)將是一種可能的解決方案，還應(yīng)該注意的是，任何開(kāi)發(fā)的測(cè)試儀都不能太昂貴或生產(chǎn)測(cè)試在經(jīng)濟(jì)上不可行。使用大通道數(shù)添加更高頻率可能會(huì)使測(cè)試儀成本增加10倍以上。

2.增加并行性。

并行性的增加也導(dǎo)致需要執(zhí)行多站點(diǎn)RF測(cè)試。目前，移動(dòng)RF片上系統(tǒng)（SoC）在x4多點(diǎn)晶圓測(cè)試中進(jìn)行測(cè)試，希望在可能的情況下進(jìn)行x8完全并行測(cè)試。對(duì)于5G設(shè)備，這仍然適用。但是，x8并行性將當(dāng)前正在開(kāi)發(fā)的許多設(shè)備上的總通道數(shù)推高到超過(guò)256個(gè)RF通道。制造可以連接到這個(gè)數(shù)量的RF信道的測(cè)試器是不實(shí)際的，原因有兩個(gè)：1）成本，2）測(cè)試層內(nèi)的空間限制。今天，許多5G測(cè)試單元正在通過(guò)其他方法擴(kuò)充其大型ATE測(cè)試儀，以增加他們所需的總通道數(shù)。這些方法可以包括使用平衡 – 不平衡轉(zhuǎn)換器，功率合成器，開(kāi)關(guān)和環(huán)回測(cè)試，所有這些都可能作為設(shè)備特定探針卡的一部分。

3.驗(yàn)證信號(hào)準(zhǔn)確性。

5G部件的最后要求是在測(cè)試單元中進(jìn)行準(zhǔn)確的RF測(cè)試。這不僅可以驗(yàn)證RF性能，還可以防止包裝壞設(shè)備。5G中的高速信號(hào)意味著DUT對(duì)工藝變化更敏感，特別是在技術(shù)開(kāi)發(fā)的初始階段。這通常意味著產(chǎn)量較低，這使得在晶圓分類(lèi)中執(zhí)行RF測(cè)試成為一個(gè)強(qiáng)大的COO案例。

為了支持高信號(hào)完整性，測(cè)量誤差 – 例如阻抗不匹配，電纜損耗和RF源隨時(shí)間的變化 – 在較低頻率下可能被認(rèn)為是微不足道的 – 在毫米波長(zhǎng)處變得很重要。在多DUT測(cè)試期間使用同時(shí)多站點(diǎn)校準(zhǔn)可提供最高的電氣精度，因?yàn)樗蠨UT RF通道都處于已知和受控狀態(tài)。

我們FFI一直在研究低成本mmWave測(cè)試的經(jīng)濟(jì)高效選擇，尋找智能優(yōu)化測(cè)試儀和探針卡之間測(cè)試資源的方法，以支持更高RF頻道的并行測(cè)試。這將包括在RF信號(hào)和IF信號(hào)之間轉(zhuǎn)換的上變頻器/下變頻器，用于經(jīng)濟(jì)有效的信號(hào)路由的COTS切換，以及能夠并行饋送多個(gè)信道的功率分配器。

在5G的未來(lái)，晶圓級(jí)生產(chǎn)測(cè)試儀預(yù)計(jì)將一次例行測(cè)量多達(dá)240個(gè)RF通道。目前，沒(méi)有生產(chǎn)測(cè)試儀能夠處理這些高通道數(shù)。使用傳統(tǒng)的測(cè)試系統(tǒng)架構(gòu)，在測(cè)量?jī)x器和被測(cè)器件之間校準(zhǔn)、產(chǎn)生和傳輸如此多的信號(hào)的費(fèi)用非常高。

我們正在積極研究具有成本效益的替代方案：智能地優(yōu)化測(cè)試儀和探針卡之間的測(cè)試資源，以支持對(duì)較高RF通道的并行測(cè)試。這將包括在RF信號(hào)和IF信號(hào)之間轉(zhuǎn)換的上變頻器/下變頻器、用于低成本信號(hào)通路的COTS交換機(jī)以及能夠并行饋送許多通道的功率分配器。

隨著5G的發(fā)展，我們?nèi)闹铝τ谂c領(lǐng)先制造商合作，開(kāi)發(fā)創(chuàng)新測(cè)試和測(cè)量方法，為實(shí)現(xiàn)其激動(dòng)人心的承諾所需的龐大基礎(chǔ)設(shè)施提供支持。

審核編輯：湯梓紅