江苏龙网

  1. 首页 > 人文 > >

芯片|一颗小小芯片 为何会产生那么大的热( 二 )


近年来，工艺节点不断提升，芯片制程工艺不断逼近物理极限，这些也带来了更高的集成度 。随之而来，整个芯片的功耗方案也要作出相对应的改变 。
当下，先进制程芯片具有非常复杂的供电系统，测试成本不断增加的同时，测试环节对产品良率的监控将会愈发重要，这样的情况下，ATE该如何测试？
三，实际测试中的挑战
应用处理器的测试机里有两个非常重要的单元，其一是数字芯片测试的数字I/O，数字I/O承担了相对复杂的工作，可以抓取失效；另一个就是电源，虽然DC电源看起来比较简单，但在实际的大功率处理器的测试中，电源在起到非常重要的作用，因为它决定了测试质量，最终测试的良率也与电源的实际性能息息相关 。
展开来看，应对不同的挑战，不同测试环节的测试参数和应用场景稍有区别，就需要采取不同的解决方案 。
对于复杂的供电问题，利用模块化的供电策略可以降低多相位复杂供电的困扰 。通过灵活地分配测试资源，将电源拆解成一个个小的电源模块，任意组合成小的单元模块给不同的电源轨供电，同时还可以利用冗余的电源模块来帮助已经预设好的模块降低供电电源轨的稳压压力 。
简单举例，一个需要30安培的VDD引脚，如果每个通道支持5安培的输出能力，可以组合6个这样的单元来供电，同时利用冗余的通道组合单元与前面的6个单元组合在一起降低供电压力 。
此外，还可以利用软件编程的方式设定上电次序、软启动等，以减少外围供电电路 。
对于大多数应用处理器来说，工作频率与VDD一般呈现正相关性 。在前期的设计验证中，厂商会尝试寻找sweet point使得芯片在有限的功耗下表现出更好的性能，在实际的生产测试中，可能会直接地设定一个指定的VDD，看其能否在这个特定的VDD下达到预期的频率 。
然而，在实际的测试中，没有一款测试机是完美的 。实际操作中，芯片会经常性产生误差，一种方式是尝试编程稍高于芯片预设值的电压，由于考虑芯片的误差及所有的损耗，需要保证芯片引脚上的电压依然高于预期值 。通过这种测试方法，即使仪表波动到最低的电压情况下，质量好的器件仍然可以pass，从而获得更高的良率 。
另一种方式，直接将测试仪表的输出编程等于预期值，由于实际上一些测试机并不能达到良好的精准度，在一些情况下略低于输出，导致这部分的芯片实际测试电压低于预期值 。
这两种方式会造成不同的负面效果 。在第一种的情况下，VDD的预期值需要制定得更高一些，这样的话实际的电压会高于预期值，实际测试中的热损耗也会更大，在测试中就需要低速的向量帮助降温 。
第二种情况下，虽然实际出货的产品都能够pass预期值，但是对于一些误差比较大的机器，会造成额外的良率损失 。对于7nm、5nm的先进制程产品来说，良率是极其重要的一个因素，由于先进制程产品尤其是晶圆面积较大时的良率本身非常低，在此基础上如果又额外损失一部分良率，这对于器件制造成本是难以接受的 。
面对种种挑战，我们该如何测试？测试机应该具备怎样的特性满足以上的诸多挑战需求呢？
四，不同测试挑战的对症下药
“Millivolts Matter”，每一个毫伏的精度都非常重要 。越来越低的核心电压对电源的输出精度，以及动态响应提出了越来越高的要求 。泰瑞达一直把电源仪表的输出电压能力作为仪表设计最重要的参数之一，这也是泰瑞达区分于众多ATE厂商的特征之一 。
在实际测试过程中电源的供电不是完全平坦的，实际的电源功耗与实际工况有很大关系，甚至会导致芯片丢失状态，从而导致器件失效 。这样的问题既难预测又很难排查 。
通过不断改变输出的VDD与Scan Shift频率来查看所有测试向量的输出结果，当VDD越低频率越高时，越容易发生失效 。在实际的Shmoo测试案例中，泰瑞达的UltraFLEXplus具有更稳定的供电电源，这意味着可获得更高的边界良率，使得芯片更加贴近于真实的本征 。这样一来，在实际产品中，我们对于芯片的实际工况便能够得到一个更加准确的推断，知道哪些情况是可以工作的，哪些情况是不能工作 。总的来说，更好更稳定电源不仅能够提升良率，还能够认识芯片在真正工况下的工作状态 。
目前，很多芯片需要非常大的电流供电能力，输出一个非常大的电流能力对测试机来说已经不是一个难题了，很多测试机已经能够轻松供给1000A的输出能力 。然而多工位测试的时候每个芯片的单个电源轨上电都要达到800 -1000A，测试机虽然能够满足1000A的静态供电，它是否能够满足0A到1000A的单步上电过程，成为了一个难题 。在多工位测试的时候，泰瑞达所提供的解决方案就能够满足单步上电的大电源供给 。


推荐阅读


上一篇：三星Galaxy|曝Galaxy Note系列退场 三星Galaxy S22 Ultra接棒：支持S Pen

下一篇：NVIDIA|RTX 30系列主力供货锐减20％：工厂最高涨价700元！