芯片测试机面临新挑战，泰瑞达系列举措捍卫品牌

集成电路自动测试设备（ATE，测试机）是检测芯片功能和性能的专用设备，据SEMI预测，2019年中国测试机占据后道检测设备62.8%的份额（如图1）。

数据来源：SEMI，赛迪顾问整理 

图1 2019年中国集成电路测试设备产品结构

ATE测试的趋势是什么？为此，电子产品世界记者访问了泰瑞达业务战略总监翟朝艳（Natalian Der）女士，并深入了解了泰瑞达的产品特色与在华策略。

1 芯片测试的新挑战

为了捍卫电子产品的品牌，半导体公司可谓重任在肩：需要在芯片上整合多种功能，有高性能指标，很短的上市时间，合理的成本，并保证质量。

过去，测试就是把一批芯片给你，你测出来哪些是好、哪些是坏。但现在这远远不够，测试环节已是芯片生产的重要环节，现在最新测试是已经发觉一些是不好的芯片，对它进行trim（微调），然后再重新测试，最后分出好的和坏的。这种方法大大提高了良率，同时降低了芯片的测试成本。

trim现在越来越重要和普遍。因为现在芯片的工艺尺寸变得越来越小。尤其对于RF和模拟，可以微调频率、电压、电流等，例如trim达到了整个RF设计时间的40%（如下图），有的甚至会高达50%~60%。在设计过程中，一般要进行可制造性设计（DFM），以便后面的产品修复。

为此，测试工程师面临一系列的挑战。

1）质量标准越来越高。在消费电子、手机和汽车电子中，汽车电子对于不良率的要求是最高的。但随着时间的推移，这3类电子产品的不良率要求都在不断地提升。与此同时，消费电子、手机产品现在也慢慢进入汽车中，所以也需要其性能提高。所以消费电子和手机对质量的要求也慢慢在向汽车电子靠拢（如下图）。

另一方面，芯片的光刻尺寸越来越小。随着工艺的进步，从之前28 nm，一直到现在的10 nm、7 nm……；同时芯片集成的功能越来越多，整体尺寸越来越大。

上述两个原因集合在一起，导致缺陷率越来越高，所以trim的难度越来越大。

2）越来越短的芯片开发周期，加上越来越多的功能。消费电子例如手机的更新换代很快。同时对于汽车电子，大家都认为传统汽车电子，一般有几年的设计时间。但是调查表明，68%的汽车电子芯片要在2年之内完成。

3）芯片种类的多样化。现在智能手机是最主流的产品，此前是PC。现在随着新技术的开发和应用的拓展，终端产品越来越多样化，包括物联网、智能家居、AR/VR、自动驾驶，以及5G和AI。尽管终端产品更多样化，但是芯片生产厂家仍希望能用一个测试平台灵活地测试各种芯片。

2 5G、AI和自动驾驶带来的挑战

例如5G，所以从前端的智能手机到后端的数据中心，每一个级别的设备都需要建设。这是机会，但同时也带来挑战，包括数据量、数据传播的可信度，同时收发时的功率有多大，在带内传播数据的失真度EVM（误差向量幅度）是什么样子；另外对于带外，怎么防止它不会干扰别的频段工作，……这些都是5G带来的设计和测试方面的挑战。具体地，对于手机，因为其速度越来越快，所以每个手机都将成为一个超级电脑。如果5G用毫米波的波段，手机芯片的RF需要多达4、5个，而不像以前1个就足够了。同时5G的时延也越来越低，使得5G可以用于大量应用。

人工智能（AI）也是大大促进SoC增长的一个因素。如下图，最下面深蓝色是传统的计算，AI在过去几年里刚刚开始，现在是一个热点。过去几年是从传统的计算转化过去的。最初AI的增长是因为云应用最多，然后慢慢地边缘设备会越来越多。如下图，增长的最上面的绿色是AI，会促进各行各业的应用。AI给测试带来的挑战有3个：①测试的数据越来越多。②需要大电流，有的甚至高达上千安培。③高速I/O接口，例如现在有的接口可以达到56 Gbit/s。

那么，自动驾驶芯片如何提高安全性（safety）？实际上，safety从参数上要做更多的测试，不管是寿命的测试，高低温等，压力测试等。同时对于参数的管控，从之前的DPPM（百万分之一的缺陷零件）变成DPPB（十亿分之一的缺陷零件）。所以在safety方面，最关键的是要把DPPM降下来,而且测试的覆盖范围要更多。

3 ATE测试工具如何来应对挑战

1)灵活。泰瑞达采用可扩展的测试架构，主要是板卡，板卡有专门应用于模拟、RF、数字的。根据客户芯片的不同，可以选用不同的板卡。

2）测试平台也是多样化的，可以根据用户的需要，选择不同的平台，例如有J750，还有Eagle，再加上UltraFLEX，还有泰瑞达2019年9月新发布的UltraFLEXplus。

3）并行测试，即多个芯片同时测试，这样可以降低每个芯片的测试时间和成本。

4）测试环境。泰瑞达的IG-XL软件是图形化的界面，让设计工程师很容易上手，也能够快速、更好地完成更繁重的任务，缩短产品的上市时间。

图：泰瑞达的4大类产品

泰瑞达成立于1960年，拥有悠久的历史。使命是加速测试上市，同时控制成本，控制甚至提高质量。

泰瑞达有多种创新。例如发明了世界上第一台自动测试的仪器，也是第一家能够真正做到混合信号测试机台的公司。现在做模拟器件，有时是很高的电压，有很多的要求，需要浮点电源的架构，这也是泰瑞达第一个发明的。同时泰瑞达也是第一个用Excel做测试程序的公司，特点是方便上手。在研发上，泰瑞达每年有约15%的投入。

在客户满意度方面，VLSIresearch在过去几年对客户满意度的调查中，泰瑞达一直稳居榜首（如下图）。

泰瑞达的客户分为几类：①IDM（集成器件制造商）。现在中国大力发展IDM，自己从头到尾做出来。②wafer foundry（晶圆厂）。③fabless（设计公司）。中国现在数量最多的是fabless公司，然后fabless去找foundry去生产，找OSAT(外包半导体封装测试)去测试。④OSAT。

4 泰瑞达在中国

在中国，泰瑞达有600多名员工，遍布在19个办公室。泰瑞达的产品中有60%在华生产。2018年大中华区营业额占全球的42%。

本土芯片业的特点之一是发展非常快。另外是多元化，一方面有很多世界领先的技术，另一方面也有比较低端的，还有模拟、物联网等应用芯片，每个领域的芯片都会有不同的要求,例如模拟，如果用到汽车的电源控制，电源的范围就会很宽泛。

照片 泰瑞达业务战略总监 翟朝艳（Natalian Der）

如何用好ATE设备测试？这与测试工程师的经验有一定的关系。因为芯片不一样，所以需要测的参数不一样，测试工程师编写的程序也不一样。过去一些本土芯片公司刚开始起步时，可能都不测芯片，多给客户5%就可以了。但是现在随着质量的要求越来越高，尤其企业要做大做强，无法承受高缺陷率的损失。为此，为了培训中国的测试工程师，泰瑞达和国内的一些高校合作，把泰瑞达测试的知识编成教材，使学生和业内人士能够很快上手。

世界经济一体化是大势所趋。泰瑞达1979年已来到中国，至今40年。中国的芯片公司如果想做大做强、走向世界，需要有一个真正能够给测试把关、帮助把质量做好的朋友。

泰瑞达已走过近60年；服务了世界各个大厂商/品牌，包括中国很多客户，在客户满意度方面位居第一；公司拥有技术上的领先性。因此，泰瑞达不仅自身品牌强大，更是令人放心的芯片和电子产品的品牌捍卫者。