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「我的第一部5G手机」5G晶圆大批量生产的测试新方法( 二 )


增加并行处理能力 。 增加的并行性还导致需要执行多站点RF测试 。 当前 ， 移动射频片上系统（SoC）在x4多站点晶圆测试中进行了测试 ， 并且希望尽可能地进行x8完全并行测试 。 在5G设备生产测试时仍然如此 。 但是 ， x8并行性使当今许多正在开发的设备的总通道数增加到超过256个RF通道 。 可以连接到如此数量的RF通道的制造测试仪是不可行的 ， 这有两个原因：1）成本 ， 以及2）测试台内的空间限制 。 在不增加测试仪中通道数的情况下 ， 有其他方法可以增加可以测试的总通道数 。 这些方法包括使用balun ， 功率合成器 ， 开关以及环回测试等 。 对5G组件的最后要求是在测试单元中进行精确的RF测试 ， 因此需要验证的信号准确性；这不仅是为了验证RF性能 ， 而且是为了防止不良器件流出 。 由于目前大多数能够支持RF的先进封装技术都非常昂贵 ， 因此要求晶圆的成品率超过95％ ， 如果不进行晶圆RF测试只进行最后的封装测试 ， 则在经济上是可行 。
但是 ， 5G中的高速信号意味着它对工艺变化更敏感 ， 尤其是在技术开发的初始阶段 。 这意味着一段时间内良率将大大低于95％ ， 因此无法去除晶圆级RF测试 。
为了支持高信号完整性要求 ， 例如电阻 ， 测量误差（例如阻抗不匹配 ， 电缆损耗以及RF源随着时间的变化） ， 这些因素在较低的频率下可能被认为是重要的 ， 但是对于毫米波而言就可能变得很重要了 。 在多DUT测试期间使用同时进行的多站点校准可提供最高的电气精度 ， 因为所有DUT RF通道均处于已知且受控的状态 。
RF校准用于将测量参考平面从为了获得最佳的设备测量结果并消除测试夹具的影响 ， 然后再对器件进行测试 。 这是通过在校准基板上测量RF信号来完成的（图2） 。 为了准确地测量固定夹具装置的影响 ， 校准基板应能反映探针卡的多位置布局 。
「我的第一部5G手机」5G晶圆大批量生产的测试新方法
本文插图
用于SOLT的定制多DUT校准基板的示例
对于RF校准 ， 有很多选项可以结合使用RF标准（表1） 。 对于较低的频率 ， 短路开路负载（SOLT）是标准的校准技术 。 为了最高精度 ， 在所有标准上SOLT都需要好的定义 。 只要通道间串扰小于20dB ， 就可以使用短路-开路-负载-互易（SOLR）作为替代 。 那是因为当串扰达到小于20dB的水平时 ， SOLR算法会感到困惑 ， 并且将无法正确计算直通长度 。 因此 ， 在这种情况下 ， 最好返回到SOLT方式校准 。
「我的第一部5G手机」5G晶圆大批量生产的测试新方法
本文插图
表1：六种不同晶圆测试方法的比较：图例：绿色=最佳 ， 黄色=可接受 ， 红色=不可接受
随着频率的升高 ， 使用了一种替代模型-多线直通（mTRL） 。 mTRL由NIST开发 ， 被认为是RF校准的顶级标准 。 但是 ， 由于探针之间的距离固定 ， 很难与探针卡一起使用 。
RF校准中要考虑的另一件事是 ， 在后校准验证中有很多“噪声”时 ， 也可能来自串扰 。 为了减少这种情况 ， 事实证明 ， 在矢量网络分析仪（VNA）上使用扫描平均和降低中频（IF）带宽（BW）很有用 。 这使正在测量的可接受信号变窄 ， 减少了串扰信号的影响 。 在校准后验证中 ， 测量结果变为+/- 0.1dB的波动 ， 这在生产测试中是可以接受的水平 。
5G的生产测试方法为了评估5G生产晶圆测试平台中当前使用方法的不足 ， 我们考虑了评估一种测试方法的四个主要指标：
1. 晶圆测试成本；
2. DUT功能测试覆盖范围的全面性 ， 要求所有通道都返回测试仪；
3. 进行全带宽测试的能力 ， 其中信号不需要返回测试仪通道；
4. 探针卡的复杂性会导致耗材成本增加 。
然后 ， 我们研究了六种可能的测试方法（见表1） 。 可以看出 ， 目前还没有一种方法能够完全胜任 ， 这些方法都需要一定程度的折衷 。 所有方法均使用Form Factor的Pyramid Probe（金字塔形）探针卡技术进行了评估 。


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