十七、检测

50． 定义

测试主要目的是保证芯片在恶劣环境下能完全实现设计规格书所规定的功能及性能指标，每一道测试都会产生一系列的测试数据，不仅可以判断芯片性能是否符合标准，是否可以进入市场，而且能够从测试结果的详细数据中充分、定量地反映出每颗芯片从结构、功能到电气特性的各种指标，可有效提高芯片的成品率以及生产效率

集成电路测试包括设计阶段的设计验证、晶圆制造阶段的过程工艺检测、封装前的晶圆测试以及封装后的成品测试，贯穿设计、制造、封装以及应用的全过程，在保证芯片性能、提高产业链运转效率方面具有重要作用

51． 市场规模：中国 300 亿

根据台湾工研院，IC专业测试成本约占到IC设计营收的6－8％，据此推算，国内2017年IC专业测试的潜在市场规模在160亿元左右，至2020年将有望达到300亿元，年复合增速达24％

52． 技术：分类

芯片测试主要分三大类：功能测试、性能测试、可靠性测试

功能测试是测试芯片的参数、指标、功能，用人话说就是看你十月怀胎生下来的宝贝是骡子是马拉出来遛遛

性能测试是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，人话说就是鸡蛋里挑石头，把“石头”芯片丢掉

可靠性测试是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

测试方法包括板级测试、晶圆CP测试、封装后成品FT测试、系统级SLT测试、可靠性测试等等，下面详细介绍

53． 工艺：设计、前道、后道

按半导体工艺，可分为设计验证、前道检测、后道检测

设计验证

设计验证，又称实验室测试或特性测试，是在芯片进入量产之前验证设计是否正确，需要进行功能测试和物理验证

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

前道量检测

前道量检测工艺是提高产线良率、降低生产成本的重要环节，在很大程度上决定了代工厂的竞争能力，贯穿芯片制造环节始终，对加工制造过程进行实时的监控，确保每一步加工后的产品均符合参数要求，根据测试目的可以细分为量测和检测

量测的主要作用在于“量”，即测定晶圆制造过程中薄膜厚度、膜应力、掺杂浓度、关键尺寸、套刻精度等关键参数是否符合设计要求。对于一条正常运转的产线来说，量测的结果应该都是符合设计要求的，一旦出现量测结果持续偏离设计值的情况，就表明产线工艺出现了问题，需要进行问题的排查

检测重点在于“检”，即检查生产过程中有无产生表面杂质颗粒沾污、晶体图案缺陷、机械划伤等缺陷，晶圆缺陷可能会导致半导体产品在使用时发生漏电、断电的情况，影响芯片的成品率，通过晶圆缺陷检测来监控工艺，可以减少产量损失， 提高工艺良率

后道检测

后道检测工艺有效降低封装成本，并确保出厂产品质量，根据工艺在封装环节的前后顺序，后道检测可以分为 CP 测试和 FT 测试，通过 CP、FT 测试能够对该批次产品进行结果检验，确保合格产品进入封装环节或进入市场， 并得出产品的良率进行反馈

CP晶圆测试【Chip Probing】又称中测，顾名思义就是用探针【Probe】来扎Wafer上的芯片，把各类信号输入进芯片，把芯片输出响应抓取并进行比较和计算，通过对代工完成后的晶圆进行测试，目的是在划片封装前把坏的祼片（die）挑出来，以减少封装和芯片成品测试成本，同时统计出晶圆上的管芯合格率、不合格管芯的确切位置和各类形式的合格率等，能直接反应晶圆制造良率、检验晶圆制造能力，需要应用的设备主要是自动测试设备【ATE】＋探针台【Prober】＋仪器仪表，需要制作的硬件是探针卡【Probe Card】

FT芯片成品测试（Final Test）也称终测，集成电路后道工序的划片、键合、封装及老化过程中都会损坏部分电路，所以在封装、老化以后要按照测试规范对电路成品进行全面的电路性能检测，目的是挑选出合格的成品，根据器件性能的参数指标分级，同时记录各级的器件数和各种参数的统计分布情况，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

SLT系统级测试常常作为成品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，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】