摩爾定律那輛曾經(jīng)狂飆的列車,現(xiàn)在明顯有點(diǎn)跑不動了。為了榨干哪怕一點(diǎn)點(diǎn)的性能紅利,行業(yè)把目光從單純的“縮小制程”轉(zhuǎn)向了“堆疊積木”。2.5D、3D封裝、Chiplet(芯粒)技術(shù)成了新寵。這聽起來很美,邏輯是把不同功能、不同工藝的小芯片拼在一起,實(shí)現(xiàn)1+1>2的效果。
但對于做測試的工程師來說,這簡直就是一場噩夢的序幕。
以前測試SoC(片上系統(tǒng)),邏輯很簡單:探針扎在芯片表面的焊盤上,加電,跑向量,看良率。芯片是個平面,所有的I/O端口都攤開來讓你測。現(xiàn)在好了,先進(jìn)封裝把芯片堆成了“摩天大樓”。你面對的不再是單一裸片,而是一個復(fù)雜的立體系統(tǒng)。這時(shí)候,探針扎哪里?這是個問題。
第一個攔路虎,就是“可訪問性”危機(jī)。
在3D堆疊里,除了最底層的裸片,上面的芯粒I/O端口都被藏在肚子里,物理探針根本碰不到。傳統(tǒng)的物理接觸測試法失效了。你總不能為了測中間的一層,把樓拆了吧?所以,測試架構(gòu)必須變。現(xiàn)在大家都在談IEEE 1838標(biāo)準(zhǔn),試圖通過內(nèi)部的高速串行通道,把測試信號“穿透”進(jìn)去。這不僅增加了設(shè)計(jì)的復(fù)雜度,還得在芯片設(shè)計(jì)之初就把DFT(可測試性設(shè)計(jì))嵌進(jìn)去。以前測試是后端的事,現(xiàn)在必須前置到前端設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。
緊接著是“KGD”(已知良品裸片)的賭局。
這就好比蓋樓,如果你用了壞磚頭,這樓蓋得再高也得塌。在先進(jìn)封裝里,如果你把一顆有瑕疵的芯粒封裝進(jìn)昂貴的基板,一旦最后測試失敗,你報(bào)廢的不是一顆芯片,而是整個高價(jià)值的封裝體。這就倒逼我們必須在封裝前,確保每一顆芯粒都是100%的好品(Known Good Die)。但問題是,怎么在沒封裝的前提下,把芯粒測得像封裝后一樣準(zhǔn)?這直接推高了單顆芯片的測試成本。
別忘了還有一個讓人頭大的“熱”問題。
先進(jìn)封裝密度極高,功耗驚人。在ATE(自動測試設(shè)備)平臺上跑測試向量時(shí),芯片瞬間發(fā)熱量巨大。以前也許熱傳導(dǎo)還能湊合,現(xiàn)在中間夾著微凸塊和硅中介層,熱量散不出去。這就可能導(dǎo)致芯片在測試過程中過熱,出現(xiàn)誤判。到底是芯片真壞了,還是熱得跑不動了?這中間的界限越來越模糊。
寫在最后
先進(jìn)封裝把芯片制造帶入了一個新維度,但也把測試逼到了墻角。現(xiàn)在的測試工程師,不僅得懂電路,還得懂封裝結(jié)構(gòu)、熱力學(xué),甚至材料學(xué)。這不再是拿著操作手冊按按鈕就能干活的年代了。
各位同行,你們現(xiàn)在的產(chǎn)線上,遇到因?yàn)樯釋?dǎo)致的良率波動多嗎?或者對于KGD的篩選成本,你們有什么獨(dú)門絕技?歡迎在評論區(qū)交流一下。
https://www.hilo-systems.com/
審核編輯 黃宇
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