芯片不能穷测试

做一款芯片最基本的环节是设计->流片->封装->测试，芯片成本构成一般为人力成本20%，流片40%，封装35%，测试5%【对于先进工艺，流片成本可能超过60%】。

测试其实是芯片各个环节中最“便宜”的一步，在这个每家公司都喊着“Cost Down”的激烈市场中，人力成本逐年攀升，晶圆厂和封装厂都在乙方市场中“叱咤风云”，唯独只有测试显得不那么难啃，Cost Down的算盘落到了测试的头上。

但仔细算算，测试省50%，总成本也只省2.5%，流片或封装省15%，测试就相当于免费了。但测试是产品质量最后一关，若没有良好的测试，产品PPM【百万失效率】过高，退回或者赔偿都远远不是5%的成本能代表的。

芯片需要做哪些测试呢？

主要分三大类：芯片功能测试、性能测试、可靠性测试，芯片产品要上市三大测试缺一不可。在半导体芯片测试中，CP测试（Chip Probing, 晶圆测试）和FT测试（Final Test, 成品测试）是两个十分关键的阶段。它们分别对应于芯片在封装前后的测试，确保产品的质量和性能。

功能测试，是测试芯片的参数、指标、功能，的验证。

性能测试，由于芯片在生产制造过程中，有无数可能的引入缺陷的步骤，即使是同一批晶圆和封装成品，芯片也各有好坏，所以需要进行筛选。

可靠性测试，芯片通过了功能与性能测试，得到了好的芯片，但是芯片会不会被冬天里最讨厌的静电弄坏，在雷雨天、三伏天、风雪天能否正常工作，以及芯片能用一个月、一年还是十年等等，这些都要通过可靠性测试进行评估。

那要实现这些测试，我们有哪些手段呢？

测试方法：板级测试、晶圆CP测试、封装后成品FT测试、系统级SLT测试、可靠性测试，多策并举。

板级测试，主要应用于功能测试，使用PCB板+芯片搭建一个“模拟”的芯片工作环境，把芯片的接口都引出，检测芯片的功能，或者在各种严苛环境下看芯片能否正常工作。需要应用的设备主要是仪器仪表，需要制作的主要是EVB评估板。

1. CP测试（Chip Probing, 晶圆测试）

1.1 定义

CP测试是在晶圆制造完成后、芯片封装前进行的电性测试。它通过探针卡（Probe Card）接触芯片的焊盘（Pad），利用自动测试设备（ATE）测试芯片的基本功能和电性参数，以筛选不良芯片。

1.2 主要目的

• 筛选不良芯片，避免浪费封装成本。

• 验证芯片基本性能，确保其符合规格要求。

• 数据收集，用于晶圆良率分析、工艺优化和失效分析。

主要测试内容

1. 直流测试（DC Test）

• 工作电压（Vdd, Vss）

• 漏电流（Ioff, Leakage）

• 静态电流（IDDQ Test）

• 输入/输出电平（VIH, VIL, VOH, VOL）

2. 交流测试（AC Test）

• 时序测试（Timing Test）

• 传播延迟（Propagation Delay）

• 工作频率测试（Functional Frequency Test）

3. 功能测试（Functional Test）

• 逻辑功能测试（如存储器读写测试）

• 特殊模式测试（如Scan Chain, MBIST, JTAG）

封装后成品FT测试，常应用与功能测试、性能测试和可靠性测试中，检查芯片功能是否正常，以及封装过程中是否有缺陷产生，并且帮助在可靠性测试中用来检测经过“火雪雷电”之后的芯片是不是还能工作。需要应用的设备主要是自动测试设备【ATE】+机械臂【Handler】+仪器仪表，需要制作的硬件是测试板【Loadboard】+测试插座【Socket】等。

系统级SLT测试，常应用于功能测试、性能测试和可靠性测试中，常常作为成品FT测试的补充而存在，顾名思义就是在一个系统环境下进行测试，就是把芯片放到它正常工作的环境中运行功能来检测其好坏，缺点是只能覆盖一部分的功能，覆盖率较低所以一般是FT的补充手段。需要应用的设备主要是机械臂【Handler】，需要制作的硬件是系统板【System Board】+测试插座【Socket】。

FT测试的设备

• Handler（上下料设备）：Multitest, Cohu, Seiko Epson

• ATE（自动测试设备）：Advantest, Teradyne, National Instruments

• 烧录设备（Programming Equipment）：用于烧录固件的芯片

可靠性测试，主要就是针对芯片施加各种苛刻环境，比如ESD静电，就是模拟人体或者模拟工业体去给芯片加瞬间大电压。再比如老化HTOL【High Temperature Operating Life】，就是在高温下加速芯片老化，然后估算芯片寿命。还有HAST【Highly Accelerated Stress Test】测试芯片封装的耐湿能力，待测产品被置于严苛的温度、湿度及压力下测试，湿气是否会沿者胶体或胶体与导线架之接口渗入封装体从而损坏芯片。当然还有很多很多手段，不一而足，未来专栏讲解。

总结

芯片测试的重要性，是确保芯片质量和可靠性的最后一道防线。一个经过充分测试的芯片，可以提供给客户更高的可靠性和性能，增强公司的声誉和竞争力。同时，芯片测试也对整个芯片设计和制造过程起到了指导作用，帮助发现和解决潜在的问题，提升整体生产效率和产品质量。芯片测试的结果：好芯片被错杀（没通过测试），叫Yield Loss（产量损失）或over kill；坏芯片通过测试，叫Test Escape（测试逃逸）；好的通过，坏的没过，这是最理想的情况。Test Escape（测试逃逸）是指在测试芯片时，有些问题或缺陷没有被发现，从而逃脱了测试的范围。这就像是有些坏点或故障在测试过程中被漏过了，最后进入了市场。这可能导致产品的质量问题和用户的投诉。Yield Loss（产量损失）是指在制造芯片时，由于测试发现了一些问题或缺陷，导致了更多的芯片被判定为不合格而无法使用。这些不合格的芯片将会增加成本，并浪费了制造能力。这两个概念之间存在一种平衡。如果测试方法不够严格，可能会有更多的测试逃逸，但产量损失可能较低。相反，如果测试方法过于严格，可能会减少测试逃逸，但产量损失可能会增加。因此，在芯片测试中，需要设计合理的测试方案。

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