11月10-11日,第29届中国集成电路设计业2023年会暨广州集成电路产业创新发展高峰论坛(ICCAD 2023)在广州保利世贸博览馆成功举办。本次大会以“湾区有你,芯向未来”为主题,由开幕式、高峰论坛、7场专题研讨、产业展览四个部分构成,来自国内外IC设计企业及IP服务厂商、EDA厂商、Foundry厂商、封装测试厂商、系统厂商、风险投资公司、集成电路产业园区的4000余位业界人士参加了会议。 11月11日,在先进封装与测试专题研讨论坛上,摩尔精英测试量产总监肖涛丰分享了题为《稳定的芯片量产测试方案》的主旨演讲,通过详细介绍完美的量产测试设计方案、NPI(New Product Introduce)方法、测试量产管控方法等,使摩尔精英 • 无锡先进封测中心精彩亮相,获得了现场观众的广泛关注。
以下为肖涛丰总监演讲的全部内容:众所周知,测试是实现从研发到量产的关键必备环节,主要分为晶圆测试和成品测试。晶圆测试主要起的是承前启后的作用,通过分析晶圆测试的结果,可以推理前道的晶圆制造工艺优化,有助于提高芯片制造的良率。对后道提供good die的数据给封装厂商,减少无效封装带来的费用增加。成品测试主要是分为电性能测试、功能性测试、3D5S外观检验测试,主要是成品突破质量的一个保障。
一、完美的量产测试设计方案
完美的量产测试设计方案应具备的特点是能筛出所有的不良品,让所有的好品通过测试,提高产品良率,提供有用的测试失败信息,测试时间最短,并测数最高,量产维护更容易。 PPT右上方的图展示了一个产品在测 leakage时的原方案,可以看出它测试的Reading特别的离散,CPK 是比较差的。经过摩尔精英的测试机和测试方法优化后,测试读值明显居中,CPK 已经高达15,远远高于行业的标准规范。
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一个典型的量产测试结果
以典型的RDSON测试项目为例, 从 4 testers FT 量产测量数据(8-sites)中,推断可能的情况:测试硬件设计时Kelvin 连接设计和布线都挺好,但测试硬件设计时的socket可能没有用Kelvin pin,芯片参与该测试的pin可能没有一个信号多个管脚,芯片可能没有Analog DFT专门引出参与该测试的信号,所以导致了测试的值出现了一些偏差。
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一个典型的量产测试方案
以下是一个典型的 8-sites FT 量产测量Load Board,从图纸上可以看到,load board的设计是很复杂的,电路板上的元器件也很多,有2000多个,分布密密麻麻。 复杂的load board设计给量产测试带来的挑战主要有以下两点:Load Board很复杂,量产时site-site的良率差异会很大,同一颗芯片、同一项参数,在不同site有不同的测试结果。Load Board元件很多,工厂量产时Load Board很难维护,特别是使用一段时间以后,一些元器件性能降低甚至损坏,直接影响到测试结果的真实性和良率。
在测试方案开发时,Designer应该避免将硬件设计的过于复杂,这不助于量产的维护。要知道,日后的量产过程中,随着LB元器件的老化, 测试结果将越来越不准确。 那么,如何简化量产测试流程的测试开发呢?这里有几个方法:•提供Load Board 自诊断程序,便于量产测试的硬件维护; •增加Contact Resistance (CRES)测量项,便于量产测试的监管; •测试方案Release前通过Gauge Repeatibility & Reproducability (GRR)流程,确保量产测试的稳定性。
二、完美的NPI(New Product Introduce)方法
产品开发完成后的下一个步是NPI新产品导入工厂阶段,这个阶段非常重要,完美的 NPI 要确保:测试开发者与测试工厂无缝衔接,测试工厂充分理解产品的设计要求与思路,根据设计要求,定义最佳的生产工艺、产能保障以及质量管理体系。
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一个典型的NPI工作流程
典型的NPI工作流程应该要遵循APQP 五步法:产品和计划的可行性审查、工艺流程和产品的资质认证准备、工艺流程和产品的资质认证、工艺流程和产品的资质认证的生效、小批量生产与大批量生产准备。
三、完美的测试量产管控方法
NPI完成后,产品进入量产阶段,完美的测试量产管控方法应具备的特点:
让所有的生产缺陷在自动化管控系统下被防呆识别
测试数据自动化生成、传输、总结报告
完善的测试规范和整洁的测试环境
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在保证质量的前提下将生产效率提到最高
当然,在量产测试中总会存在一些不可避免的问题/挑战。大规模的量产测试中的人为错误,会导致产品品质无法保证,甚至出现不可逆转的产品损坏。测试产品工程师和工艺工程师必须考虑这些因素,在芯片导入测试生产线时减少甚至避免这些质量隐患。
测试致命缺陷:测试程序错误,产品混料,产品裂痕,测试工序遗漏
测试一般缺陷:测试设备与治具引入的良率损失,测试环境引入的产品外观受损,测试数据异常,标签与包装不清晰等
关于稳定量产测试的一些方法,主要以案例的形式和大家分享测试程序用错的防呆机制、自动化防漏测的识别方法、在线良率实时监控以提高测试良率三种。
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案例:测试程序用错的防呆机制
产品工程师在MES系统中维护产品流程及其对应的测试程序
工程师人员在派单系统中创建批次信息并生成对应的流程卡
屏蔽设备UI界面的手动Key in功能
操作员通过扫描流程卡自动化调取测试程序
测试结批后, TDS(Test Detect System) 对测试数据进行自动化程序名称对比和纠错
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案例:系统自动化诊断Double Units漏测方法
工程人员设置具有坐标特征或具有参数读值的测试项作为参考依据
测试完成后,系统自动读取测试数据,发现任何连续相同的测试读值
系统自动扣留任何异常的批次
右图例子是一个1万颗产品的lot,当测试完成后,测试数据将会被自动化解析测,图中的每个小方块就代表一颗 IC 的读值,也就是它的“性能”信息,由于每颗芯片的“性能”状况不一样,读值也会有上下的波动。画红色圈的地方大概有 600 颗产品,它的性能状况是连续一样的,这就代表有一个 device 卡在 socket 里边被连续多次测试,会造成测试逃逸问题,可能 600 颗芯片都是在测试同一颗,其他599 颗可能没测,系统会自动识别这样的缺陷,并自动化扣留这个批次。
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案例:在线良率实时监控以提高测试良率
根据产品的良率预期,设置好量产测试的良率要求(low yield limit/site to site gap/SBL/OS fail rate…)
系统实时在线监控良率
任何的良率异常,系统自动介入,叫停测试
系统自动提醒清洁、保养测试治具
右图就是工程师在系统内设置了一个产品的良率上、下限、趋势图和 SBL 要求等,测试过程中,这个系统会实时监控良率的波动,任何的一项参数超出了设定范围,系统会自动介入叫停测试,提醒相关威廉希尔官方网站 人员检查和处理这些良率的异常,保证我们的良率不会有太大的损失。
四、摩尔精英 • 无锡先进封测中心
依据业界对测试工厂的期望:最低的DPPM和客退案件,充足和可调配的产能,合理的价格,测试结果准确、稳定,服务响应速度快,配合度高,自动化程度高,减少人工操作等,摩尔精英在无锡建了一个 5000 平方的高标准洁净室测试车间,以自主MEE-T系列ATE测试机为基础,以满足客户需求、帮客户降本增效为首要任务,提供工程开发和测试量产,2022年5月取得ISO9001:2015质量管理体系认证。
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无锡先进封测中心·制造管理与大数据分析系统
摩尔精英无锡先进封测中心•制造管理与大数据分析系统致力于破解芯片量产测试难题,借助EHM系统管控硬件、治具,借助EAP系统实现设备自动化,防止人为误操作,借助MES系统管理批次的加工流程,使用大数据处理系统管理测试数据,最后,通过SAP供应链云实现测试数据的自动化交付客户端,助力芯片公司实现降本增效,促进中国半导体产业高速发展。
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原文标题:如何破解芯片量产测试难题,促进中国半导体产业高速发展
文章出处:【微信号:芯司机,微信公众号:芯司机】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。
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