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半导体后道测试核心环节是CP与FT,主要测试设备包括测试机、探针台、分选机

发布时间:2021-12-21  来源:立鼎产业研究网  点击量: 6031 

——在半导体设计、制造、封装中的各个环节都要进行反复多次的检验、测试以确保产品质量,从而研制开发出符合系统要求的器件。缺陷相关故障的影响成本从IC级别的数十美元,到模块级别的数百美元,乃至应用端级别的数千美元。因此,芯片测试在集成电路产业链中起着必不可少的作用,每颗芯片都需100%经过测试才能保证其正常使用。

半导体后道测试设备主要是用在晶圆加工之后、封装测试环节内,目的是检查芯片的性能是否符合要求,属于电性能的检测。如下图可见晶圆检测和成品测试为晶圆制造和封装测试的最终步骤。

后道测试主要是利用电学对芯片进行测试,包含电参数、电路是否正常运作、成品是否可达到设计要求;透过测试电子组件功能的完整性,确保成品可以正常使用,因此在半导体产业生产过程中,测试通常为集成电路制造的最后一道流程。后到测试按照工艺流程可以分为 CP FT,按照设备种类可以分为测试机(ATE)、探针台、分选机。

后道测试核心环节CPFT1CP全称是 Chip Probe,流程是在晶圆的阶段,使用探针台连接到管脚上,对芯片的性能进行测试,因此使用到的设备就是测试机以及探针台。2FT全称是 Final test,顾名思义就是芯片出厂最终的测试,也就是芯片在封装完成后,透过测试机与分选机挑选出符合要求的芯片,因此只有通过测试的芯片才能出货。

半导体测试环节


资料来源:公开资料

晶圆检测环节:晶圆检测是指在晶圆完成后进行封装前,通过探针台和测试机的配合使用,对晶圆上的裸芯片进行功能和电参数测试。探针台将晶圆逐片自动传送至测试位置,芯片的Pad点通过探针、专用连接线与测试机的功能模块进行连接,测试机对芯片施加输入信号并采集输出信号,判断芯片功能和性能在不同工作条件下是否达到设计规范要求。测试结果通过通信接口传送给探针台,探针台据此对芯片进行打点标记,形成晶圆的Map图。该环节的目的是确保在芯片封装前,尽可能地把无效芯片筛选出来以节约封装费用。

成品测试环节:成品测试是指芯片完成封装后,通过分选机和测试机的配合使用,对封装完成后的芯片进行功能和电参数测试。分选机将被测芯片逐个自动传送至测试工位,被测芯片的引脚通过测试工位上的基座、专用连接线与测试机的功能模块进行连接,测试机对芯片施加输入信号并采集输出信号,判断芯片功能和性能在不同工作条件下是否达到设计规范要求。测试结果通过通信接口传送给分选机,分选机据此对被测芯片进行标记、分选、收料或编带。该环节的目的是保证出厂的每颗集成电路的功能和性能指标能够达到设计规范要求。

——主要测试设备:测试机(ATE)、探针台(Prober)、分选机(Handler

半导体测试处于晶圆制造、封装测试这两个工序里,核心设备涵盖了测试机、分选机、探针台3种,都是通过计算机控制进行测试检验的自动化设备。其中,测试机负责检测性能,后两者主要检测连接性;探针台与测试机配合于晶圆制造工序,分选机与测试机配合在封装测试工序。

后道测试主要三大类设备测试机、探针台、分选机各司其职相互配合。测试机主要的功能就是检测芯片的电性与质量,通过采集输入的电信号,与预期值进行比较,进而判断芯片的电性性能与功能的有效性,因此在CPFT环节都必须使用测试设备。在CP环节中,测试机会将测试的结果传输给探针台进行喷墨,在晶圆上标记出有缺陷的芯片。在FT环节中,分选机接收到测试机的测试结果,将芯片进行分类与取舍,根据不同结构可以分为重力式、转塔式、平移拾取和放置式,不同结构皆有优缺点,根据客户不同需求进行采购。

在后道测试设备中,测试机(ATE)是应用最多的设备。测试机根据下游半导体产品(根据Garnter统计全球ATE设备分别的市占率)可以分为SoC64%)、存储(18%)、射频(16%)、功率(2%)。由于5GAI、物联网的业兴,推动SoC测试机的需求,因此在市场占比中是最大的分类,其次因为大容量、高度存储的需求持续强劲,成为测试机第二大应用场景。

后道测试设备种类


资料来源:公开资料


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