فناوری و تجهیزات نیمه هادی: آزمایش و تجهیزات تراشه

آزمایش وسیله مهمی برای اطمینان از عملکرد و عملکرد است. تست تراشه را می توان به دو بخش اصلی تقسیم کرد. CP (کاوشگر تراشه) و FT (تست نهایی). برخی از تراشه ها نیز SLT (تست سطح سیستم) را انجام می دهند. همچنین الزامات خاصی برای تراشه ها وجود دارد که نیاز به تست قابلیت اطمینان دارند.

تست سی پی

تست CP (Chip Probing) را تست ویفر نیز می گویند که برای تست ویفر قبل از بسته بندی تراشه است تا تراشه مشکل دار قبل از بسته بندی حذف شود و در هزینه بسته بندی و FT صرفه جویی شود. تست CP بین ساخت ویفر و بسته بندی در طول فرآیند ساخت تراشه قرار می گیرد. پس از ساخته شدن ویفر، هزاران قالب برهنه (تراشه های بسته بندی نشده) به طور منظم با کل ویفر پر می شوند. از آنجایی که تراشه تکه تکه نشده است، پین‌های تراشه همگی در معرض دید قرار می‌گیرند و این پین‌های بسیار کوچک باید از طریق یک پروبر نازک‌تر به تستر متصل شوند.

تست CP عمدتاً جنبه های زیر را اندازه گیری می کند:

1.SCAN: برای بررسی اینکه آیا عملکردهای منطقی تراشه درست هستند یا خیر.

2.Boundary SCAN: برای بررسی اینکه آیا عملکرد پین تراشه درست است یا خیر.

3. حافظه: تراشه ها اغلب با انواع مختلف حافظه (مانند ROM/RAM/Flash) یکپارچه می شوند. برای آزمایش عملکرد خواندن و نوشتن و ذخیره سازی حافظه، منطق BIST (Built-In SelfTest) معمولاً در طول طراحی برای خودآزمایی حافظه از قبل اضافه می شود. تراشه از طریق پیکربندی پین ویژه وارد عملکردهای مختلف BIST می شود و ماژول BIST پس از اتمام خودآزمایی، نتایج آزمایش را به تستر بازخورد می دهد.

4. تست DC/AC: تست DC شامل تست باز/کوتاه برای پین سیگنال تراشه، تست PowerShort برای پین برق، و آزمایش برای دیدن اینکه آیا پارامترهای جریان DC و ولتاژ تراشه مطابق با مشخصات طراحی هستند یا خیر.

5.آزمایش RF: برای تراشه های ارتباط بی سیم، عملکرد و عملکرد RF بسیار مهم است. تست های RF در CP انجام می شود تا بررسی شود که آیا عملکرد منطقی ماژول RF درست است یا خیر. تست های عملکرد بیشتر نیز بر روی RF در FT انجام می شود.

6. تست های عملکرد دیگر: برای آزمایش اینکه آیا سایر عملکردها و عملکرد مهم تراشه با مشخصات طراحی مطابقت دارد یا خیر استفاده می شود.

7. هر چه یک ویفر به لبه نزدیکتر باشد، احتمال خرابی دای (یک چک کوچک که یک تراشه بسته بندی نشده است) بیشتر می شود.

FT (آزمون نهایی)

FT (تست نهایی) آزمایش نهایی است که پس از بسته بندی تراشه انجام می شود. تست FT یک تست سطح تراشه است که یک اتصال الکتریکی بین دستگاه تست خودکار (ATE) و تراشه بسته‌بندی شده از طریق Loadboard و یک سوکت آزمایشی برقرار می‌کند. هدف از تست FT انتخاب محصولاتی است که با مشخصات طراحی مطابقت دارند تا به مشتریان بفروشند.

پروژه تست FT نیز با توجه به عملکرد و ویژگی های تراشه تعیین می شود. موارد رایج تست FT عبارتند از:

1، تست باز/کوتاه: برای بررسی اینکه آیا مدار باز یا کوتاه در پین تراشه وجود دارد.

2، آزمایش DC: برای بررسی پارامترهای جریان DC و ولتاژ دستگاه.

3. تست افلش: برای بررسی عملکرد و عملکرد فلاش جاسازی شده، از جمله پارامترهای مختلف خواندن و نوشتن، عمل، مصرف انرژی و سرعت.

4، تست عملکرد: برای آزمایش عملکرد منطقی تراشه.

5، آزمایش AC: برای تأیید مشخصات AC، از جمله کیفیت سیگنال خروجی AC و پارامترهای واقعی سیگنال.

6، تست RF: این برای تراشه با ماژول RF، عمدتا برای بررسی عملکرد و پارامترهای عملکرد ماژول RF است.

7. تست DFT: طراحی برای تست، عمدتا شامل طراحی اسکن و خودآزمایی قطعات داخلی است، یعنی BIST (Build In Self Test).

SLT

SLT مخفف System Level Test است. SLT زمانی استفاده می‌شود که دیگر نرخ پوشش تست قابل برآورده نباشد. دیگری کنترل هزینه است، زیرا هزینه آزمایش ATE نسبتاً بالا است. تست SLT تراشه را روی یک برد تست قرار می دهد که می تواند برای بررسی عملکردهای مختلف تراشه استفاده شود. از آنجایی که آنها چندین ماشین تست را کنترل می کنند، می توان به آزمایش دسته ای دست یافت.

تجهیزات سخت افزاری مورد نیاز برای تست SLT شامل برد تست، سوکت تست، هندلر، کیت تعویض، میزبان تست و کابل می باشد. تست SLT یک تست سفارشی است، بخش نرم افزار دارای انعطاف پذیری بالایی است، نیازی به توسعه بر اساس پلت فرم تست خودکار، کاملاً توسط مهندسان تست توسعه یافته نیست. تست SLT معمولاً شامل تست عملکرد تراشه، تست رابط پرسرعت و تست مربوط به حافظه DDR است. همانند تست FT، برنامه به صورت فیزیکی تراشه را با توجه به نتیجه تست Pass یا Fail محو می کند.

علاوه بر سه آزمایش اصلی بالا، برخی از تراشه‌ها ممکن است تحت آزمایش‌های قابلیت اطمینان نیز قرار گیرند، از جمله موارد زیر:

1، ESD: تست ایمنی الکترواستاتیک

2، Lateh up：تست چفت

3، HTOL: تست عمر کاری با دمای بالا

4، LTOL: تست عمر کاری دمای پایین

5. TCT：تست چرخه دما

6. HAST: تست تنش دما و رطوبت با شتاب بالا

7، سایر آزمایشات برای شرایط خاص

ابزار آزمایش

آزمایش تراشه پیچیده است و یک چیز تولید انبوه است، بنابراین آزمایش خودکار در مقیاس بزرگ تنها راه حل است و آزمایش دستی یا روی صندلی قادر به تکمیل چنین کاری نیست. در تست نیمه هادی، ماشین های آزمایش، مرتب کننده ها و ایستگاه های کاوشگر سه وسیله کلیدی هستند که با هم کار می کنند تا از دقت و کارایی آزمایش اطمینان حاصل کنند.

1 دستگاه تست

دستگاه تست یکی از تجهیزات اصلی تست نیمه هادی است. عملکردهایی مانند منبع تغذیه، ابزار و پردازش سیگنال را برای آزمایش ویژگی های الکتریکی و تأیید عملکرد تراشه فراهم می کند. دستگاه تست معمولا دارای چندین اسلات برای قرار دادن تراشه مورد آزمایش است. با توجه به نیازهای مختلف تست، دستگاه تست می تواند آزمایش های مختلفی از ولتاژ، جریان، توان، فرکانس، زمان بندی را انجام دهد. می تواند به طور خودکار روش های آزمایش را اجرا کند و گزارش های آزمایش و نتایج تجزیه و تحلیل داده ها را تولید کند.

فن آوری های کلیدی تستر شامل توسعه برنامه آزمایشی، سیم کشی نقطه آزمایش، دریافت سیگنال و پردازش است. به منظور بهبود کارایی و دقت تست، دستگاه تست معمولاً مجهز به پردازنده سیگنال دیجیتال پرسرعت، مبدل آنالوگ، مدیریت ساعت فن آوری های پیشرفته است. علاوه بر این، دستگاه تست همچنین باید انعطاف پذیری و مقیاس پذیری خوبی برای انطباق با تغییرات در انواع مختلف تراشه و الزامات آزمایشی داشته باشد.

در حال حاضر، بزرگترین شرکت های ATE (تجهیزات تست خودکار) Teradyne و Advantest هستند، NI در حال حاضر این کار را انجام می دهد و بسیاری از شرکت های کوچک از ابزارهای NI استفاده می کنند. شرکت های داخلی فن آوری Changchuan، جین Haitong و غیره هستند.

2،اسدستگاه ارتینگ

دستگاه مرتب سازی یکی دیگر از دستگاه های مهم در آزمایش نیمه هادی است. عمدتاً برای طبقه بندی و مرتب سازی تراشه تحت آزمایش بر اساس استانداردها یا الزامات خاص استفاده می شود. دستگاه مرتب سازی معمولاً دارای فناوری پردازش و تشخیص تصویر با سرعت بالا است که می تواند تشخیص نوری و وضوح تراشه را انجام دهد و کیفیت و مطابقت آن را قضاوت کند.

فناوری کلیدی دستگاه مرتب سازی شامل سنسور تصویر، الگوریتم پردازش تصویر، سیستم کنترل حرکت است. از طریق بازرسی نوری و پردازش تصویر، دستگاه مرتب‌سازی می‌تواند به سرعت و با دقت تراشه‌ها را شناسایی و طبقه‌بندی کند، محصولات فاقد صلاحیت را انتخاب کند و اطمینان حاصل کند که فقط تراشه‌های با کیفیت بالا وارد مرحله بعدی تولید می‌شوند. راندمان و دقت بالای دستگاه سورتینگ برای بهبود راندمان تولید و کاهش نرخ محصولات معیوب اهمیت زیادی دارد.

3، صایستگاه روپوش

ایستگاه کاوشگر یکی از تجهیزات کلیدی مورد استفاده در تست تراشه است. این یک پلت فرم برای تثبیت و پشتیبانی از پروب آزمایشی فراهم می کند و اطمینان می دهد که کاوشگر می تواند به طور پایدار به نقطه آزمایش روی تراشه برسد. عملکرد اصلی ایستگاه کاوشگر ارائه ساختار مکانیکی پایدار، تثبیت و تنظیم دقیق پروب قابل اعتماد، هدایت الکتریکی خوب و ویژگی های عایق است.

فن آوری های کلیدی ایستگاه کاوشگر شامل طراحی ساختار مکانیکی، مکانیسم تثبیت و تنظیم دقیق پروب، انتخاب مواد رسانا و درمان است. با کنترل دقیق موقعیت و فشار پروب، ایستگاه پروب می تواند از تماس خوب بین پروب و تراشه اطمینان حاصل کند و یک محیط آزمایشی پایدار را فراهم کند. دقت و پایداری بالای ایستگاه کاوشگر نقش مهمی در دقت و قابلیت اطمینان نتایج آزمایش دارد.

Fountyl Technologies PTE Ltd، بر صنعت تولید نیمه هادی تمرکز دارد، محصولات اصلی عبارتند از: پین چاک، چاک سرامیکی متخلخل، افکتور انتهایی سرامیکی، پرتو مربع سرامیکی، دوک سرامیکی، خوش آمدید به تماس و مذاکره!