3nm时代即将到来ATE测试机有了这些明显变革

作为环球著名的ATE测试机供应商，泰瑞达（Teradyne）的半导体测试产品专用于知足独立集成电路、片上系统和系统级封装设备开拓职员和制造商的需求，领域涉及汽车、工业、通信、消费者、智好手机、打算机和电子游戏运用等。

近日，电子发热友和泰瑞达中国区发卖副总经理黄飞鸿环绕泰瑞达Ultra FLEX plus SoC 设备测试平台以及ATE测试机后续发展趋势进行了深入互换，在摩尔定律持续精进的情形下，ATE测试机又会迎来哪些显著的变革。

图1：泰瑞达中国区发卖副总经理黄飞鸿

根据SEMI发布的统计数据，2020年环球半导体设备市场规模达711.9亿美元，同比增长19.15%。
个中，半导体测试设备市场规模达60.1亿美元，同比增长19.72%。
按照SEMI的预测数据，2022年环球半导体测试设备市场规模估量将超过80亿美元。
从2020年的统计情形来看，在测试机、分选机和探针台三类测试设备中，测试机仍霸占较大份额，占比达到63.1%。

黄飞鸿表示，“2020年之后芯片代工制程已经进入5nm，未来将持续进入3nm、2nm，给ATE测试机带来很大的寻衅，芯片内晶体管数量的增长速率超过本身可测试设计的技能。
同时，芯片的生命周期越来越短，消费类芯片的迭代周期已经缩短至1年，乃至是AI芯片和AP高繁芜度芯片也开始逐年迭代。
这些都是繁芜性成分，因此我们将这个时期定义为繁芜性时期。
”

繁芜性时期第一个显著变革是测试韶光的增长，根据黄飞鸿的描述，如下图2所示，蓝色线条是大数字芯片，能够看出当前的测试韶光相较于2015年已经增长了2.5倍，后续可能达到3倍以上的测试韶光。

图2：测试韶光变革趋势

而从图3能够看出，以前在仿照和射频芯片里面，测试韶光所占比重很大的是仿照测试，而现在随着工艺越来越前辈，Trim测试这项额外多出来的测试所占的韶光比重越来越高。

图3：仿照和射频芯片测试韶光情形

繁芜性时期第二个显著的寻衅是每颗芯片的裸片尺寸是不断增加的，与之相对应的裸片失落效的概率也在增加，导致每一片晶圆第一次量产的良率都不高，部分芯片的初次良率已经跌破10%。
因此，随着晶体管数量的增加，知足最低质量标准所需的故障覆盖率也成为了一个巨大的寻衅。
与此同时，各行业对芯片的哀求却越来越高。

黄飞鸿特殊强调，繁芜性时期对测试机的哀求是，测试一定要测的准， 为管理测试本钱，面对测试韶光增加，测试单元必须更效率。

为了帮助 AI 和 5G 网络等行业提升测试效率，泰瑞达基于UltraFLEX和IG-XL平台方案的成功履历推出了UltraFLEX plus。
根据黄飞鸿的先容，目前UltraFLEX在环球已经有靠近6000套的装机量，而IG-XL平台方案在截止到2020年Q3的统计数据显示已经装机靠近1.4万套，泰瑞达培养了超过1万名IG-XL程序开拓职员，该代码库已支配在环球超过 92% 的 IC 制造商中，过去6年之中，每年环球芯片行业评比中，IG-XL连续六年被评为利用率NO.1的软件。
基于统一的软件平台，UltraFLEX plus能够与UltraFLEX无缝兼容，可以极大地提升测试工程师的测试效率。

图4：IG-XL软件装机量

在谈到产品上风时黄飞鸿讲到，UltraFLEX plus能够将IC量产所需的测试单元数量减少了 15%-50%，进而提高生产效率。
对付设计公司而言，意味着更短的韶光内能够测出更多的芯片；对付下贱工厂来说，可能只须要买一台设备产出率便等同于原来1.5台设备。

能够做到如此显著的测试效率提升紧张源自UltraFLEX plus上的三大创新。

首先，UltraFLEX plus引入了创新的PACE运行架构，以最小的工程量创造出最高的测试单元产能，如下图5所示，PACE是并发前辈指令集架构，每个板卡上面都有自己的CPU可以独立运算，得益于分布式多掌握器 (DMC) 打算架构，以及板卡硬件数据带宽的提高，使得测试效率显著提升。

图5：PACE运行架构

其次，UltraFLEX Plus有Q6到Q12到Q24三种不同的机台配置，并采取全新一代数字板卡，包括下一代数字板卡UltraPin2200，新一代用于核心电源供电的板卡UVS64，高密度、高灵巧性的通用电源板卡UVS256-HP以及下一代高密度仿照板卡UltraPAC300等。
个中，Q24最多可以容纳12288个数字通道，知足市情上险些所有的需求，更大的测试头能够打造更多测试工位，且可以降落测试台的PCB层数，明显改进电源完全性或者旗子暗记完全性等关键性能，拥有更好的测试经济性和测试效率。

第三，UltraFLEX Plus上面的Broadside运用接口简化了DIB路由，并改进工位间结果同等性，从而加快上市韶光。
与传统的ATE比较，Broadside DIB构造，将板卡较原来构造旋转了90度，因此板卡的资源，能够向芯片区域并行传送。
这意味着每个工位，都能够得到与之匹配的旗子暗记传输路径。
通过简化原来繁芜的 DIB布局，实现更快的上市韶光、更多的工位数和更高的PCB良率。

面向未来，黄飞鸿表示，今年4nm已经逐渐开始放量，未来立时会引来3nm和2nm，对测试设备提出的哀求有两项：其一，更高的数据率下面如何担保采样的精度；其二，单芯片集成的晶体管密度指数级增长，扫描量可能超过1G，对单通道下面能存储的向量深度提出了更高哀求。
UltraFLEX plus的扫描量深度最大可以容纳19.2G，目前来看能够知足3nm和2nm需求。