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半导体行业观察|一文看懂ATE，国产机会在哪里？( 二 )


半导体行业观察|一文看懂ATE，国产机会在哪里？
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不同测试环节的测试参数和应用场景稍有区别 。 晶圆测试的对象是未划片的整个晶圆 ， 属于在前端工序中对半成品的测试 ， 目的是监控前道工艺良率 ， 并降低后道封装成本 。 而成品测试是对完成封装的集成电路产品进行最后的质量检测 ， 主要是针对芯片应用方面的测试 ， 有些甚至是待机测试 ， 以保证出厂产品的合格率 。 CP测试与成品测试的测试参数大体是相似的 ， 但由于探针的容许电流有限 ， CP测试通常不能进行大电流测试项 。 此外 ， CP测试的常见室温为25℃左右 ， 而成品测试有时需要在75-90℃的温度下进行 。
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半导体检测是产品良率和成本管理的重要环节 ， 在半导体制造过程有着举足轻重的地位 。 面临降低测试成本和提高产品良率的压力 ， 测试环节将在产业链中占据更为重要的地位 。 摩尔定律预测 ， 芯片上的元器件数目每隔18个月会增加一倍 ， 单位元器件的材料成本和制造成本会成倍降低 ， 但芯片的复杂化将使测试成本不断增加 。
根据ITRS的数据 ， 单位晶体管的测试成本在2012年前后与制造成本持平 ， 并在2014年之后完成超越 ， 占据芯片总成本的35-55% 。 另外 ， 随着芯片制程不断突破物理极限 ， 集成度也越来越高 ， 测试环节对产品良率的监控将会愈发重要 。
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ATE 迭代速度较慢 ， 设备商充分享受技术沉淀成果
ATE迭代速度较慢 ， 主力产品生命周期长 。 半导体自动化测试系统不属于工艺设备 ， 和制程的直接相关度较低 ， 产品迭代速度较慢 ， 单类产品的存在时间较长 ， 设备商享受技术沉淀成果 。 市场目前主流的ATE多是在同一测试技术平台通过更换不同测试模块来实现多种类别的测试 ， 提高平台延展性 。 例如国际半导体测试机龙头泰瑞达的模拟及数模混合测试平台ETS-364/ETS-600由Eagle Test System于2001年推出 ， 目前仍在泰瑞达官网销售 。 爱德万的V93000机型、T2000机型分别于1999年、2003年推出 。 根据爱德万官方数据 ， 2014年V93000出货超过500台 ， 截至2015年3月16日累计出货4000台 ， 2017年更是创下累计出货5000台的记录 ， 即使在2019年也有单笔订单超过30台的情况 。
而这两款机型之所以能够维持如此好的销售成绩 ， 是因为ATE设备仅需更换测试模块和板卡就可实现多种类测试以及测试性能提升 ， 而不需要更换机器 。 V93000在更换AVI64模块之后将测试范围扩大到了电源市场和模拟市场 ， 而更换PVI8板卡后不仅可以实现大功率电压/电流的测量 ， 并且测试速度更快 ， 测量更精准 ， 更换WaveScale板卡后可实现高并行 ， 多芯片同测及芯片内并行测试 ， 大大降低了测试成本与时间 。 而T2000也可以通过组合不同的模块完成对SoC器件、RF、CMOS图像、大功率器件以及IGBT的测试 。 于是一款ATE设备可以在市场上存在20年之久且依然有良好的销售业绩 ， 设备商从而可以享受技术沉淀的成果 。
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半导体测试机的技术核心在于功能集成、精度与速度、与可延展性 。 随着芯片工艺的发展 ， 一片芯片上承载的功能越来越多 ， 测试机需要测试的范围也越来越大 ， 这就对测试机提出了考验 ， 测试机的测试覆盖范围越广 ， 能够测试的项目越多 ， 就越受客户青睐 。 同时 ， 企业购买测试机就是为了把不符合要求的产品精准地判断出来 ， 于是测试机的测试精度也成了技术核心之一 ， 测试精度的重要指标包括测试电流、电压、电容、时间量等参数的精度 ， 先进设备一般能够在电流测量上能达到皮安（pA）量级的精度 ， 在电压测量上达到微伏（μV）量级的精度 ， 在电容测量上能达到0.01皮法（pF）量级的精度 ， 在时间量测量上能达到百皮秒（pS） 。


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