作者：趙傳猛，陽任平

2024年，對半導體人來說，注定是不平凡的一年，我們一起見證和經歷了半導體產業的復蘇和算力大爆發。

是德科技為大家分享了不同類型的芯片測試的知識，全新的短視頻科普欄目“芯科技”科普最新的芯片與產業趨勢，參加了業內知名的半導體展會，認識了很多新的朋友。

2024即將過去，

讓我們做一個年度總結，

也展望下全新的2025年！

同時為了感謝一年來，

大家對我們的支持，

文末準備了技術干貨，

以及精美的幸運抽獎。

是德科技在半導體產業鏈中的價值

圖：是德科技在半導體產業鏈中的價值

半導體產業鏈是一個復雜且高度專業的全球網絡，Keysight有幸參與其中。半導體從開始設計到最終用戶中間經歷產品設計、前道工藝、后道工藝及板級組裝環節。產品（比如芯片）設計階段需要硅前仿真，Fab廠完成前道工藝會進行工藝評估、CP測試、FT測試、WAT測試，封測廠完成后道工藝會進行晶圓封裝后的測試，最終設計廠商拿到芯片會進行bring up、一致性測試等。環環相扣，是德科技提供了硬件 + 軟件 + 定制化服務的完整解決方案。

01芯片設計階段，Keysight 的Pathwave ADS軟件是模擬芯片尤其是RFIC或者MMIC的重要工具，同時也在電磁仿真、信號完整性仿真、電源完整性仿真、熱仿真等方面發揮重要的作用。

02前道的工藝評估階段Keysight跟很多的Foundry和IDM廠商有合作，提供從DC到高達120GHz的器件建模解決方案，這其中包含建模所需要的測量工具如IV/C-V/脈沖&動態半導體參數表征與分析設備B1500A，Vth/Ids/Idoff/Cox等直流&電容基本參數串行測試設備4080B，逐引腳并行參數測試設備P9000A等 , 用于功率器件分析的B1505A，用于低頻閃爍噪聲/隨機電報噪聲分析的噪聲分析儀E4727B、用于射頻測量的PNA網絡分析儀，包含建模所需的軟件MBP, IC-CAP等，以及建模驗證的軟件MQA等。被國內外的IDM、foundry、以及一些建模相關的高校、研究所等廣泛使用。

03前道的測試階段包含晶圓CP測試、WAT測試。CP測試的測試對象是整片Wafer中的每個Die，通過測試確保每個Die滿足設計規格書，通常測試直流特性，B1500A是常用設備。WAT測試是晶圓流片之后、品質檢測之前Fab廠出廠前最后一道生產工序。它是利用晶圓切割道上專門設計的測試結構進行電參數測試，以便監控晶圓制造過程和工藝偏差。Keysight 的4080B，P9000A等產品更是被廣泛應用，是監測把控Foundry工藝穩定的最重要一環。

04設計廠商收到回片后，需對芯片進行功能性和一致性測試，這也是芯片測試中非常重要的一環，需要測試的項目非常的多。

? 對高速數字芯片，需要用UXR示波器測量Tx性能，用任意波形發生器或者高速誤碼儀M8040A測量芯片的Rx性能，以及進行壓力測試等，不同的高速接口和總線類型，比如以太網，PCIe，CXL，MIPI，USB，HDMI，DP等，都需要配合自動化測試軟件進行一致性測試；

? 對射頻與SoC芯片，需要用頻譜儀比如UXA測量芯片的發射機性能，解調等，用矢量信號發生器比如MXG測量芯片的接收機性能，用信道仿真儀進行收發信機在不同信道條件下的表現，用基站模擬器UXM進行SoC芯片的射頻，鏈路與協議測試；

? 對寬禁帶半導體，需要用B1500A或者B1505A進行IV/CV等靜態參數測試，用PD1500A或者PD1550A進行DPT動態參數測試；

? 對模擬芯片，進行電源完整性以及一般性的功能性測試，需要用到電源仿真，示波器以及自動化軟件等。

算力芯片高速互聯與電纜測試挑戰

人工智能技術發展到今天，已經從單純的計算、訓練和推理工具，發展成為基礎設施的一部分。如下圖，無論是人機接口產生的數據還是傳感器采集的數據都會通過無線或有線網絡匯聚到AI數據中心，在這里借助大模型等算法進行處理，完成特定功能。

圖：新一代的通信，計算，互聯一體化基礎設施

從上圖可以看出算力基礎設施有三個關鍵技術即計算，存儲和網絡技術。計算技術主要是PCIe和NVLink，實現芯片間級聯，提升計算算力。采用該技術的主要是CPU/GPU/FPGA和各種定制化的ASIC等大芯片。存儲技術主要是FLASH和DRAM，采用該技術的主要是NAND，DDR，LPDDR、HBM、GDDR等。網絡技術涉及Ethernet、Infiniband。以太網是廣泛使用的技術標準，協議棧復雜，也在通過RDMA和RoCE技術進行性能優化。IB網絡主打高性能、低時延。目前行業領軍企業成立了超級以太網聯盟即UEC，致力于開發開放、高性能、滿足AI要求的通信技術。使用Ethernet和IB技術的包括各種定制化的DPU，IPU，SmartNIC等產品。

以對算力要求最大的云端訓練芯片為例，單顆芯片不足以支撐算力的需求，一般都采用異構架構即CPU+GPU，通過高速計算總線PCIe、NVLink等互聯，將多個算力芯片及中央處理芯片互聯，以形成更強大的算力供應，我們以公開資料收集的Nvidia的GB200 NVL72的架構為例：

1.Nvidia定義了超級芯片組Bianca board，每個芯片組由1個基于ARM架構開發的CPU和2個Blackwell架構的GPU芯片組成。

2.2個超級芯片組，即2 * CPU + 4 * GPU，構成一個compute tray，以1U的形態，直接插接在機框上，是日常部署、運維的最小化單元；而CPU和GPU之間，GPU和GPU之間，采用NVlink高速總線互聯。

3.NVL72的一個機柜，一共有18個compute tray組成，即總共有18 * 4 = 72顆GPU。GB200 NVL72的NVlink在內部形成了一個全互聯的狀態，僅通過NV switch一跳，可以實現72顆B200 GPU的全互聯。每個switch chip有4個NVlink端口，每個端口有72條銅纜對接，整個機柜有多達5000條銅纜互聯。

我們把一個異構架構抽象出來，參考如下圖，CPU/GPU/DPU/TPU之間，通過諸如NVlink（私有協議）或者PCIe（公有協議）這樣的高速總線進行互聯，以達到算力增倍的目的。互聯總線的速率與日俱增，比如傳統的PCIe總線，速率每3年就要翻一番，而即使這樣的迭代速率，也難以滿足算力要求的瓶頸，但是越來越高的傳輸速率，伴隨著更加復雜的調制方式，對測試端的挑戰也越來越高，舉個例子，定稿于2022年的PCIe 6標準，最高速率達到64 GT/s，并且第一次采用了PAM 4的調制方式，而PCIe 7標準的速率更是高達128 GT/s，對測試平臺的硬件和自動化測試的軟件，都是個巨大的挑戰。

圖：異構架構的芯片間互聯總線

是德科技針對越來越苛刻的高速總線測試，提供了一套完整的測試平臺，包括硬件與一致性軟件。我們依然把對高速總線的測試，抽象為下圖，對高速總線和接口的測試，一般包括發射機Tx測試，接收機Tx測試，鏈路測試。

圖：數字芯片接口與高速總線測試

1.對發射機測試，一般用高速示波器，測量輸出信號的眼圖，抖動等指標。芯片端測試電信號指標定義在TP0測試點，TP0通常無法探測，可以選擇在TP1采集信號通過去嵌方式實現。

2.對接收機測試，一般用高速誤碼儀，或者任意波形發生器，產生一個帶壓力的信號，輸入到芯片端，用來檢測接收機在不同噪聲，串擾和信道條件下的性能。

3.信道或者鏈路測試，通常用網絡儀，或者物理層測試系統，對S參數等指標進行測試。

現在的算力服務器，例如GB200 的NVL72架構，也大量采用了銅纜作為互聯接口，我們以OIF的互聯接口定義舉例，如下圖：

圖：OIF定義的互聯接口，黑色標識為電纜/PCB標準

傳統線纜的測試以頻域S參數和時域特性阻抗為主，而要求能滿足100G/200G電纜的測試，除了傳統的頻域和時域參數，還需要對眼圖、誤碼率、COM等進行測試和計算，如下圖：

圖：高速電纜測試項目匯總

是德科技對高速線纜的各類參數，也提供了完整的解決方案，設計與仿真，可以采用ADS/EMPro做信號完整性的仿真測試。對S參數，阻抗，串擾等，研發級測試，一般采用PNA-X系列高性能網絡儀，大規模生產測試，可以采用PXI架構的多端口網絡儀來進行。眼圖，誤碼率等指標，用高速示波器配合誤碼儀來完成。

圖：是德科技對高速線纜測試提供了從仿真到測試的完整解決方案

“芯科技”科普視頻

2024年，我們新上線了全新的短視頻欄目“芯科技”系列，旨在以輕量化科普的方式，介紹目前業界最新的芯片技術，第一季，我們介紹了ChatGPT，GPU，異構總線等技術；第二季，我們會繼續介紹包括Chiplet等技術，敬請期待！如果您有想觀看的內容，也可以評論區告訴我們。

2024年是德科技在半導體行業參加的重要活動

4月17日

是德科技聯合上海集成電路技術與促進中心，張江高科集團，共同舉辦了芯片新技術與測試峰會，我們與客戶一起，探討了包括算力芯片關鍵技術，以太網與高速總線測試，汽車芯片與MIPI A-PHY標準組進度，功率半導體測試等內容。

4月25日

廈門國家“芯火”雙創基地（平臺）-廈門集成電路設計公共服務平臺聯合是德科技舉辦芯片新技術與測試研討會，以“技術研討+實驗室參觀+交流”的形式，緊抓行業脈動與前沿技術，內容涵蓋了AI人工智能、大模型等技術背后的算力芯片與互聯技術、光芯片與光互聯技術、RFIC/MMIC的On-wafer測試技術等。

9月25-27日

是德科技參加了在無錫召開的2024中國集成電路設計創新大會暨第四屆IC應用展（ICDIA-IC Show），是德科技展示了基于UXR和M8040A的高速數字芯片測試平臺。

10月16日

是德科技參加了在深圳舉辦的灣區半導體全產業鏈生態博覽會（SEMiBAY），是德科技攜最新的半導體曲線分析儀B1505A與測試機臺，贊助并參與了AI芯片與高性能計算（HPC）應用論壇。

12月11日

是德科技還將參加上海集成電路2024 年度產業發展論壇暨中國集成電路設計業展覽會ICCAD-Exp0 2024，除了帶來我們最新的測試平臺，我們還將對熱門的算力芯片設計和測試技術進行現場直播，時間12月11日，下午1430，C49-C50展位，歡迎您來共話芯片測試未來！更多信息詳見本期副條文章“是德科技參加ICCAD Expo 2024”。

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是德科技（NYSE：KEYS）啟迪并賦能創新者，助力他們將改變世界的技術帶入生活。作為一家標準普爾 500 指數公司，我們提供先進的設計、仿真和測試解決方案，旨在幫助工程師在整個產品生命周期中更快地完成開發和部署，同時控制好風險。我們的客戶遍及全球通信、工業自動化、航空航天與國防、汽車、半導體和通用電子等市場。我們與客戶攜手，加速創新，創造一個安全互聯的世界。