電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李彎彎）近幾年，汽車電動(dòng)化、智能化迅速發(fā)展，這使得汽車上使用的芯片數(shù)量越來(lái)越多、金額越來(lái)越大。每輛車上用到的芯片數(shù)量幾乎翻倍，一些高端車型使用的芯片數(shù)量甚至超過1000顆，每輛車上所使用的金額比重也大幅提升。

然而，車規(guī)時(shí)代基本追求零質(zhì)量缺陷目標(biāo)，車規(guī)產(chǎn)品全流程都要進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量把控，不同環(huán)節(jié)都有不同的質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)，如AECQ100、IATF 16949、ISO26262等。對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，如何低成本設(shè)計(jì)、生產(chǎn)出高質(zhì)量的車規(guī)產(chǎn)品，離不開高效測(cè)試解決方案的強(qiáng)力助攻。

質(zhì)量問題帶來(lái)的各種顯、隱性成本

“質(zhì)量問題，會(huì)帶來(lái)各種顯性或隱性成本。”在日前的泰瑞達(dá)年度媒體見面會(huì)上，該公司中國(guó)區(qū)總經(jīng)理Felix Huang先生向媒體表示。如下圖所示，最左側(cè)橫坐標(biāo)是質(zhì)量等級(jí)，縱坐標(biāo)是質(zhì)量帶來(lái)的成本。可以看到，紅色這條線表示，質(zhì)量等級(jí)越高，后面器件帶來(lái)失效的成本就會(huì)降低；綠色這條線表示，為了追求質(zhì)量要做一些預(yù)防性的提前檢測(cè)，因此為了追求高質(zhì)量，額外會(huì)帶來(lái)成本的增加。實(shí)際上，每家企業(yè)都會(huì)考慮成本和質(zhì)量的平衡點(diǎn)。

Felix Huang先生解釋說(shuō)：“雖然都是裝在車上，不同芯片的質(zhì)量和成本要求不一樣。比如，用在自動(dòng)駕駛和智能座艙上的主控芯片，它們的質(zhì)量要求必然不同，自動(dòng)駕駛對(duì)質(zhì)量要求更高，因?yàn)樯婕暗桨踩缘膯栴}。其他的還有MCU、傳感器等質(zhì)量要求也會(huì)有區(qū)別。”

如上圖中間的冰山圖，海平面之上是能夠看到的顯性的成本，如質(zhì)量問題帶來(lái)的客退、測(cè)試成本；海平面之下是一些隱性成本，如果質(zhì)量控制不好會(huì)帶來(lái)很多成本，如庫(kù)存成本、運(yùn)輸成本，再往下甚至?xí)鹑藛T變動(dòng)帶來(lái)的成本。Felix Huang先生認(rèn)為，隱形帶來(lái)的成本對(duì)社會(huì)的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過顯性成本。

此外，如果測(cè)試方案不好，也會(huì)到來(lái)很多問題，比如：有一些失效問題沒辦法檢測(cè)出來(lái)；由于測(cè)試方案不好，需要多次測(cè)試，增加測(cè)試工序；有些問題在前面就應(yīng)該識(shí)別，結(jié)果到后面才識(shí)別出來(lái)，從而增加生產(chǎn)和裝配成本等。在Felix Huang先生看來(lái)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初期就應(yīng)該考慮好測(cè)試的設(shè)計(jì)和策略，這樣才能有效避免上述問題。

如何達(dá)成車規(guī)要求的零質(zhì)量缺陷目標(biāo)

如何才能達(dá)成車規(guī)要求的零質(zhì)量缺陷目標(biāo)呢？Felix Huang先生認(rèn)為，首先是要考慮測(cè)試策略，即在開始設(shè)計(jì)芯片的時(shí)候，就要想要達(dá)到0 DPPM的效果，在設(shè)計(jì)階段到最終量產(chǎn)階段每個(gè)環(huán)節(jié)是怎樣的，如何去保證質(zhì)量；其次是流程怎么做，即在實(shí)現(xiàn)這個(gè)流程的過程中，如何進(jìn)行多步驟協(xié)作、多人協(xié)作，如何做到盡可能自動(dòng)化，減少人為因素帶來(lái)的問題；最后是需要什么樣的工具來(lái)支撐，是否有可靠的工具能夠做實(shí)時(shí)性、可預(yù)測(cè)性、智能性分析。

具體來(lái)看，在測(cè)試策略方面，需要有一個(gè)比較靈活的測(cè)試流程來(lái)盡量?jī)?yōu)化質(zhì)量成本。在完成芯片的過程中有多個(gè)檢測(cè)階段：1、Wafer Sort（晶圓測(cè)試），也就是在晶圓階段通過測(cè)試機(jī)檢測(cè)有沒有壞的Die；2、Partial Assembly，最終芯片會(huì)裝配在PCB板上，這個(gè)階段要對(duì)PCB板裝配進(jìn)行檢測(cè)；3、Final Test（成品測(cè)試），即在芯片完成之后切割Die，之后進(jìn)行封裝，對(duì)封裝也需要做檢測(cè)；4、System Level Test，這個(gè)是把芯片安裝到最終應(yīng)用的系統(tǒng)板上，需要做一個(gè)系統(tǒng)級(jí)測(cè)試。針對(duì)上述每個(gè)階段的測(cè)試，泰瑞達(dá)都有不同的機(jī)臺(tái)可以覆蓋。

泰瑞達(dá)能提供較靈活的測(cè)試策略(FLEX TEST)。從上圖可以看到，兩側(cè)都有箭頭，也就是說(shuō)測(cè)試的側(cè)重點(diǎn)可以左移，也可以右移。什么意思呢？很多芯片上的缺陷都希望能夠盡早發(fā)現(xiàn)，如果很多問題在晶圓測(cè)試階段就能夠檢測(cè)出來(lái)，到了成品測(cè)試時(shí)就不需要再去檢測(cè)，只需要去檢測(cè)封裝時(shí)Die與Die之間互連可能帶來(lái)的問題。

對(duì)于一顆芯片來(lái)說(shuō)，其測(cè)試成本相較于工藝、封裝占比較小，將測(cè)試項(xiàng)更多的移到前面，越早發(fā)現(xiàn)問題，就可以省去后面封裝帶來(lái)的成本。從成本的角度來(lái)看，可以考慮檢測(cè)是不是能夠往前移一點(diǎn)。當(dāng)然有些不能移的，就只能在后面添加上去。

要實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)FLEX測(cè)試，對(duì)測(cè)試的要求其實(shí)很高，首先是要求它的機(jī)臺(tái)本身要求非常好的穩(wěn)定性、可重復(fù)性；其次是要求其測(cè)試能力和覆蓋率要達(dá)到要求。

測(cè)試流程方面，它并不像表面看上去那么簡(jiǎn)單，不僅僅是篩出芯片的好和壞。它需要不斷分析數(shù)據(jù)，分析完數(shù)據(jù)后，才能確定哪些項(xiàng)目要往移。這里面需要非常多的技術(shù)和工具支撐。Felix Huang先生介紹說(shuō)：“泰瑞達(dá)內(nèi)部有一個(gè)專門的軟件工具PortBridge，早期IC設(shè)計(jì)人員和ATE測(cè)試人員很難溝通，PortBridge起到了一個(gè)溝通橋梁的作用。EDA的設(shè)計(jì)人員、DFT人員可以通過Mentor Graphics的理念，用EDA工具直接連接我們的測(cè)試機(jī)直接驗(yàn)證設(shè)計(jì)向量。”

PortBridge這個(gè)軟件裝集成在IG-XL開發(fā)環(huán)境里面，通過EDA工具訪問測(cè)試機(jī)控制晶圓測(cè)試、成品測(cè)試和SLT，根據(jù)它們的結(jié)果實(shí)時(shí)在線做調(diào)試。這使得在設(shè)計(jì)階段就可以直接看ATE的測(cè)試結(jié)果，并反饋給Fab，其作用主要是在早期階段有助于調(diào)試良率。

此外，在ATE開發(fā)測(cè)試程序上，泰瑞達(dá)也探索出了高效的方法和工具。從1995年到2020年，測(cè)試程序復(fù)雜度越來(lái)越大。最早測(cè)試一顆SoC混合芯片可能只有200個(gè)測(cè)試項(xiàng)，代碼量大概一兩千行，現(xiàn)在芯片要測(cè)試更加復(fù)雜的功能及不同的場(chǎng)景，代碼量大概到了2萬(wàn)行。以前這個(gè)階段一個(gè)或幾個(gè)工程師就能基本完成，如今不僅僅是芯片復(fù)雜度增加，開發(fā)周期也要求越短越好，基本上都需要多人開發(fā)，開發(fā)測(cè)試程序基本都是一個(gè)團(tuán)隊(duì)。Felix Huang先生告訴媒體：“因?yàn)樾枰獏f(xié)同不同地方的人開發(fā)，最后再整理調(diào)試，這對(duì)一些工具、自動(dòng)化、智能化提出了要求。在這方面，我們有多人協(xié)同分布式處理開發(fā)工具Git，以自動(dòng)把版本做合并。此外，還有一些不同的工具寫成腳本，也有在過程中不斷優(yōu)化的工具。”

可以看到，測(cè)試的整個(gè)測(cè)試流程相當(dāng)復(fù)雜的，從第一階段開始跟芯片設(shè)計(jì)師談早期的測(cè)試方案；第二階段測(cè)試程序的設(shè)計(jì)，包括代碼、調(diào)試等；到第三階段把每個(gè)工程師調(diào)的不同流程整合構(gòu)建在一起，形成一個(gè)完整的解決方案；第四階段對(duì)代碼做標(biāo)準(zhǔn)化，拿掉冗余的部分等；最終得到質(zhì)量達(dá)標(biāo)、成本低、又好用的方案發(fā)布生產(chǎn)。

在工具方面，首先是IG-XL軟件，是ATE行業(yè)中用戶最廣，評(píng)價(jià)最高同開發(fā)軟件，其實(shí)用性、易用性和穩(wěn)定性都處于業(yè)界領(lǐng)先水平。泰瑞達(dá)所有的Soc測(cè)試設(shè)備都采用這個(gè)開發(fā)環(huán)境，便于用戶開發(fā)。

其次是Oasis，它是基于IG-XL軟件的一個(gè)輔助工具，可以檢測(cè)開發(fā)的代碼質(zhì)量，比如，在Offline階段運(yùn)行Oasis工具，可以自動(dòng)看不同工程師寫出來(lái)的代碼有沒有錯(cuò)、有沒有冗余。

還有一款全流程管理軟件DevOps，這是一款完全自動(dòng)化的全流程管理軟件，基于IG-XL開發(fā)軟件和Oasis輔助軟件來(lái)保證代碼調(diào)試過程的質(zhì)量。工程師開始開發(fā)一個(gè)測(cè)試程序的時(shí)候，從Offline階段就會(huì)自動(dòng)調(diào)用Oasis中的Offline檢測(cè)工具，生成一個(gè)報(bào)告，將問題發(fā)到相關(guān)工程師的郵箱，直到把報(bào)告中的的問題全部修復(fù)以后才會(huì)進(jìn)入到下一個(gè)階段。

另外，F(xiàn)elix Huang先生重點(diǎn)談到公司的一款數(shù)據(jù)分析工具UltraEDGE。在整個(gè)見面會(huì)上，F(xiàn)elix Huang先生多次強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)，整個(gè)流程從前到后流動(dòng)的就是大數(shù)據(jù)，海量的數(shù)據(jù)支撐來(lái)達(dá)到0 DPPM。這款工具可以在前面的測(cè)試結(jié)果出來(lái)之后，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和反饋。

UltraEDGE具體如何工作呢？如上圖，晶圓從中間刻蝕機(jī)出來(lái)之后上右側(cè)的ATE測(cè)試機(jī)。晶圓測(cè)試完成后，大量數(shù)據(jù)進(jìn)入U(xiǎn)ltraEDGE，在里面可以自建一些FDE Fault Detect Engine工具，進(jìn)行質(zhì)量和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)；也可以在上面安裝第三方數(shù)據(jù)分析軟件，比如OptimalPlus、PDF數(shù)據(jù)管理軟件，在其中進(jìn)行加密和機(jī)器學(xué)習(xí)，對(duì)抓取到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。之后形成晶圓圖，在晶圓上的多個(gè)Die中，綠色表示通過，紅色表示失效，藍(lán)色表示可能有一些是邊緣性的問題。把一些潛在的缺陷問題體現(xiàn)出來(lái)，反饋給Foundry，從而進(jìn)行工藝的調(diào)整和改善。UltraEDGE最終目的是提升良率，降低成本。

總結(jié)

如今汽車電動(dòng)化、智能化是未來(lái)趨勢(shì)，車規(guī)芯片的市場(chǎng)需求將會(huì)越來(lái)越大。同時(shí)車規(guī)芯片對(duì)質(zhì)量的要求也更高。對(duì)于芯片企業(yè)來(lái)說(shuō)，選擇合適的測(cè)試方案，有助于企業(yè)以更低成本打造出高質(zhì)量的產(chǎn)品，并能夠以更快速的時(shí)間實(shí)現(xiàn)上市。泰瑞達(dá)擁有全覆蓋的測(cè)試機(jī)臺(tái)，能夠針對(duì)不同企業(yè)不同芯片設(shè)計(jì)合適的測(cè)試策略，同時(shí)它也創(chuàng)新性研發(fā)出各種工具，使得測(cè)試的各個(gè)環(huán)節(jié)更加高效，真正助力芯片企業(yè)達(dá)成高質(zhì)量低成本目標(biāo)。