測(cè)試設(shè)備如何為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的推進(jìn)保駕護(hù)航?

相對(duì)于半導(dǎo)體技術(shù)迅猛發(fā)展，制程工藝不斷縮小的迭代周期，與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)一路相伴的測(cè)試設(shè)備產(chǎn)業(yè)似乎“緩慢”得多。

在全球半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備龍頭愛德萬測(cè)試（ADVANTEST）的官網(wǎng)上，其分別推出于1999年、2003年的兩款測(cè)試設(shè)備V93000測(cè)試系統(tǒng)和T2000測(cè)試系統(tǒng)至今依然有出貨記錄。根據(jù)愛德萬測(cè)試的官方數(shù)據(jù)，V93000機(jī)型在2017年創(chuàng)下累計(jì)出貨5000臺(tái)的記錄，在2019年仍有單筆訂單超過30臺(tái)的情況。同樣地，另一家測(cè)試機(jī)龍頭泰瑞達(dá)的一款推出于2001年的數(shù)?；旌蠝y(cè)試平臺(tái)至今也仍在該公司的官網(wǎng)銷售。

作為半導(dǎo)體行業(yè)唯一貫穿設(shè)計(jì)、制造、封裝、應(yīng)用全過程的重要部分，半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備對(duì)于產(chǎn)品良率和品質(zhì)的提升至關(guān)重要。根據(jù)美國(guó)的半導(dǎo)體行業(yè)調(diào)查公司VLSI Research發(fā)布的按銷售額排名的2019年全球前十大半導(dǎo)體設(shè)備廠商中，測(cè)試設(shè)備商占據(jù)兩個(gè)席位，分別是日本的愛德萬公司（第6）、美國(guó)的泰瑞達(dá)公司（第8）。2019年愛德萬、泰瑞達(dá)銷售額（包括服務(wù)收入）分別為24.7億美元、15.5億美元。

隨著芯片工藝不斷升級(jí)，一顆芯片上承載的功能越來越多，對(duì)測(cè)試的需求也不斷增長(zhǎng)。而一臺(tái)20年前上市的半導(dǎo)體測(cè)試ATE設(shè)備至今依然可以有良好的銷售業(yè)績(jī)，這種超長(zhǎng)“待機(jī)”的背后，是哪些核心技術(shù)能力的支撐？在摩爾定律快速迭代的技術(shù)路線之下，測(cè)試設(shè)備如何以“以緩慢應(yīng)對(duì)迅疾”，為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的推進(jìn)保駕護(hù)航？

超長(zhǎng)“待機(jī)”背后

看似“緩慢”其實(shí)一直在變化。

“現(xiàn)在半導(dǎo)體測(cè)試機(jī)臺(tái)，都是一個(gè)平臺(tái)的概念。盡管V93000系列現(xiàn)在依然在出貨，但是它早已不是20多年前的那臺(tái)機(jī)器了?！睈鄣氯f測(cè)試（中國(guó)）管理有限公司（下稱“愛德萬測(cè)試”）新概念業(yè)務(wù)VP夏克金博士對(duì)集微網(wǎng)指出，以V93000系列為例，其實(shí)經(jīng)歷了Single Density、Pin Scale、Smart Scale、EXA Scale四代升級(jí)。T2000系列也是一樣的，推出了各種針對(duì)不同應(yīng)用的板卡模塊。

對(duì)于動(dòng)輒百萬乃至千萬元量級(jí)的半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備，使用期限作為投入成本中考慮的重要因素之一，10到20年幾乎是最基本的參考標(biāo)準(zhǔn)。但測(cè)試設(shè)備的技術(shù)進(jìn)步從未停止，它是跟摩爾定律同步的，這就要在產(chǎn)品平臺(tái)更新與兼容性兩者之間實(shí)現(xiàn)最優(yōu)平衡。

這些機(jī)型之所以能夠維持如此好的銷售成績(jī)，是因?yàn)锳TE設(shè)備僅需更換測(cè)試模塊和板卡就可應(yīng)對(duì)更多種類的測(cè)試需求以及提升其測(cè)試性能，而不需要更換機(jī)器。對(duì)于半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備來說，核心的技術(shù)能力在于功能集成、精度與速度，以及可延展性。“在一臺(tái)測(cè)試機(jī)的設(shè)計(jì)之初就要考慮得特別長(zhǎng)遠(yuǎn)。”夏克金說，這其中，需要設(shè)計(jì)研發(fā)人員有非常前瞻的技術(shù)眼光以及平臺(tái)化思維，“你不能說，4G時(shí)代的測(cè)試機(jī)臺(tái)，到了5G時(shí)代，技術(shù)更新升級(jí)了，就完全不能使用，要全部換新的。”

測(cè)試的價(jià)值體現(xiàn)最主要在上市時(shí)間（Time-to-Market）和成品率提升（Yield Improvement）兩個(gè)方面。半導(dǎo)體檢測(cè)設(shè)備的核心功能是用來檢測(cè)晶圓制造和芯片成品的質(zhì)量，輔助降本、提高良率和增強(qiáng)客戶的訂單獲取能力。

檢測(cè)設(shè)備自身不會(huì)改變晶圓或芯片的質(zhì)地，但是經(jīng)過優(yōu)化的測(cè)試方法，可以在具有高測(cè)試覆蓋率的前提下，控制成本并降低在最終客戶那里的DPPM（Defective Parts Per Million），減少退貨率。

一臺(tái)測(cè)試設(shè)備對(duì)于半導(dǎo)體制造廠商來講是重資產(chǎn)投入，其使用周期少說也要長(zhǎng)達(dá)10至20年，在這樣的超長(zhǎng)“待機(jī)”背后，更考驗(yàn)的是半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備廠商的工程支持能力。而越是高端的測(cè)試設(shè)備，工程支持能力越為關(guān)鍵?！澳阃瑯佑靡慌_(tái)測(cè)試機(jī)驗(yàn)證IC設(shè)計(jì)，工程能力強(qiáng)的服務(wù)團(tuán)隊(duì)可能1個(gè)月就能幫你找到所有的bug，就可以快速進(jìn)入量產(chǎn)上市階段?！毕目私鹬赋觥?/p>

芯片融合時(shí)代：測(cè)試也要“上天入云”

過去簡(jiǎn)單的電子技術(shù)就可以滿足的需求，如今可能需要人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、無人駕駛、醫(yī)療儀器、基礎(chǔ)設(shè)施擴(kuò)建等多元覆蓋實(shí)現(xiàn)。終端應(yīng)用領(lǐng)域?qū)τ诎雽?dǎo)體技術(shù)的要求亦呈指數(shù)增長(zhǎng)。因此，半導(dǎo)體元器件必須具備極高的可靠性，半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備對(duì)于供應(yīng)鏈的價(jià)值也由此變得更加重要。

對(duì)應(yīng)迅速更新迭代的智能世界，先進(jìn)制程升級(jí)要求半導(dǎo)體檢測(cè)技術(shù)快速迭代，因而對(duì)于ATE機(jī)臺(tái)來說，平臺(tái)通用化、模塊化、靈活性高、可升級(jí)是未來技術(shù)發(fā)展的大趨勢(shì)。系統(tǒng)級(jí)測(cè)試（SLT，system level test）、大數(shù)據(jù)分析、ATPG編程自動(dòng)化等，都是測(cè)試領(lǐng)域應(yīng)對(duì)未來半導(dǎo)體市場(chǎng)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)，這需要測(cè)試設(shè)備廠商有超前的技術(shù)眼光，隨時(shí)跟進(jìn)市場(chǎng)需求。

在此前十年，愛德萬先后并購了Asia Electronics， Inc.、Credence Systems GmbH、Verigy以及W2BI.COM，進(jìn)一步完善了公司除存儲(chǔ)以外的業(yè)務(wù)布局，包括SoC、無線、汽車等綜合領(lǐng)域。

當(dāng)前芯片已經(jīng)進(jìn)入融合的時(shí)代 （Age of Convergence），這對(duì)于測(cè)試設(shè)備提出更多要求。和以往單一驅(qū)動(dòng)力不同，現(xiàn)在的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)有著眾多的驅(qū)動(dòng)力，從無人駕駛到虛擬現(xiàn)實(shí)，從人工智能到云計(jì)算，從5G到IoT，從傳感器到SIP，眾多驅(qū)動(dòng)力共同推動(dòng)半導(dǎo)體測(cè)試技術(shù)不斷前行。

愛德萬擴(kuò)展的腳步從未停止。今年（2020年）7月，愛德萬測(cè)試發(fā)布了TE-Cloud（Test Engineering Cloud）云平臺(tái)服務(wù)，整合各個(gè)合作伙伴測(cè)試資源，可以為客戶提供完整的測(cè)試程序開發(fā)環(huán)境，以及全方位測(cè)試外包服務(wù)。

9月，愛德萬又與半導(dǎo)體軟件市場(chǎng)數(shù)據(jù)分析解決方案PDF Solutions建立合作，拓展AI在測(cè)試領(lǐng)域的應(yīng)用。使用AI和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的PDF公司，通過軟件平臺(tái)進(jìn)行的大數(shù)據(jù)分析，對(duì)于提高精細(xì)工藝關(guān)鍵點(diǎn)的良率，確保設(shè)備質(zhì)量以及降低檢測(cè)和測(cè)量成本至關(guān)重要。更重要的是，隨著半導(dǎo)體制造、測(cè)試和裝配的獨(dú)立分工，PDF公司的Exensio平臺(tái)和連接數(shù)據(jù)基礎(chǔ)的Data Exchange Network（DEX），通過連接半導(dǎo)體供應(yīng)鏈，將半導(dǎo)體工程師與半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備連接起來，為設(shè)計(jì)和制造提供重要的參考，有助于降低檢測(cè)成本，提高性能和良率。而通過將PDF公司的Exensio平臺(tái)和DEX，與高性能檢測(cè)設(shè)備相結(jié)合，愛德萬可以為客戶提供在產(chǎn)業(yè)鏈上任何點(diǎn)位的連接、測(cè)試、測(cè)量和分析，有助于進(jìn)一步提高客戶的良率和降低檢測(cè)成本。

近年來，集成電路測(cè)試需求的熱點(diǎn)圍繞IOT、5G、AI以及高性能計(jì)算（HPC），尤其是射頻應(yīng)用開發(fā)增長(zhǎng)極快。在這個(gè)趨勢(shì)下，測(cè)試設(shè)備開始要在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈“上下左右”都多走一步。具體來說，要與IC設(shè)計(jì)層面結(jié)合更多，在產(chǎn)品層面則是更多需要向系統(tǒng)級(jí)測(cè)試（SLT）發(fā)展，往上走則是要接入云端、AI、大數(shù)據(jù)。夏克金表示，目前愛德萬測(cè)試的業(yè)務(wù)已不止專注于后道，而是涵蓋了全面的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈及SSD、手機(jī)、平板等系統(tǒng)測(cè)試產(chǎn)業(yè)，除了傳統(tǒng)的SoC和存儲(chǔ)測(cè)試機(jī)臺(tái)之外，還包括了服務(wù)、支持、咨詢、SSD測(cè)試以及分選機(jī)臺(tái)、納米電子束掃描電鏡等機(jī)電業(yè)務(wù)。
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