芯片中的CP測試是什么

芯片中的CP一般指的是CP測試，也就是晶圓測試(Chip Probing)。

一、CP測試是什么

CP測試在整個芯片制作流程中處于晶圓制造和封裝之間，測試對象是針對整片晶圓(Wafer)中的每一個Die，目的是確保整片(Wafer)中的每一個Die都能基本滿足器件的特征或者設(shè)計規(guī)格書，通常包括電壓、電流、時序和功能的驗證。

CP測試的具體操作是在晶圓制作完成之后，成千上萬的裸DIE(未封裝的芯片)規(guī)則的分布滿整個Wafer。由于尚未進(jìn)行劃片封裝，只需要將這些裸露在外的芯片管腳，通過探針(Probe)與測試機臺(Tester)連接，進(jìn)行芯片測試就是CP測試。

圖 1 CP Test在芯片產(chǎn)業(yè)價值鏈上的位置

二、為什么要做CP測試

因為通常在芯片封裝階段時，有些管腳會被封裝在芯片內(nèi)部，導(dǎo)致有些功能無法在封裝后進(jìn)行測試，因此Wafer中進(jìn)行CP測試最為合適。

圖 2 Wafer上規(guī)則的排列著DIE

而且Wafer制作完成之后，由于工藝偏差、設(shè)備故障等原因引起的制造缺陷，分布在Wafer上的裸DIE中會有一定量的殘次品。CP測試的目的就是在封裝前將這些殘次品找出來(Wafer Sort)，同時還可以避免被封裝后無法測試芯片性能，優(yōu)化生產(chǎn)流程，簡化步驟，同時提高出廠的良品率，縮減后續(xù)封裝測試的成本。

另外，有些公司會根據(jù)CP測試的結(jié)果，將芯片劃分等級，將這些產(chǎn)品投入不同的市場，購買者需要注意這一點。

三、測試內(nèi)容有哪些

1、SCAN

SCAN用于檢測芯片邏輯功能是否正確。DFT設(shè)計時，先使用DesignCompiler插入ScanChain，再利用ATPG(Automatic Test Pattern Generation)自動生成SCAN測試向量。SCAN測試時，先進(jìn)入Scan Shift模式，ATE將pattern加載到寄存器上，再通過Scan Capture模式，將結(jié)果捕捉。再進(jìn)入下次Shift模式時，將結(jié)果輸出到ATE進(jìn)行比較。

圖 3 Scan Chain示意圖

2、Boundary SCAN

Boundary SCAN用于檢測芯片管腳功能是否正確。與SCAN類似，Boundary SCAN通過在IO管腳間插入邊界寄存器(Boundary Register)，使用JTAG接口來控制，監(jiān)測管腳的輸入輸入出狀態(tài)。

圖 4 Boundary Scan原理圖

四、測試方法有哪些

1、DC/AC Test

DC測試包括芯片Signal PIN的Open/Short測試，電源PIN的PowerShort測試，以及檢測芯片直流電流和電壓參數(shù)是否符合設(shè)計規(guī)格。AC測試檢測芯片交流信號質(zhì)量和時序參數(shù)是否符合設(shè)計規(guī)格。

2、RF Test

對于無線通信芯片，RF的功能和性能至關(guān)重要。CP中對RF測試來檢測RF模塊邏輯功能是否正確。

3、存儲器

存儲器測試數(shù)量較大，因為芯片往往集成著各種類型的存儲器(例如ROM/RAM/Flash)，為了測試存儲器讀寫和存儲功能，通常在設(shè)計時提前加入BIST(Built-In SelfTest)邏輯，用于存儲器自測。芯片通過特殊的管腳配置進(jìn)入各類BIST功能，完成自測試后BIST模塊將測試結(jié)果反饋給Tester。

(1)ROM(Read-Only Memory)通過讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行CRC校驗來檢測存儲內(nèi)容是否正確。

(2)RAM(Random-Access Memory)通過除檢測讀寫和存儲功能外，有些測試還覆蓋DeepSleep的Retention功能和Margin Write/Read等等。

(3)Embedded Flash除了正常讀寫和存儲功能外，還要測試擦除功能。

(4)Wafer還需要經(jīng)過Baking烘烤和Stress加壓來檢測Flash的Retention是否正常。

(5)還有Margin Write/Read、Punch Through測試等等。

4、其他Function Test

芯片其他功能測試，用于檢測芯片其他重要的功能和性能是否符合設(shè)計規(guī)格。

隨著芯片工藝越來越先進(jìn)，晶體管密度越來越高，芯片測試的復(fù)雜度和難度也成倍地增長。本文金譽半導(dǎo)體只梳理了一些梳理基本的測試概念，和簡單基礎(chǔ)的CP測試知識，后續(xù)我們會再針對這個話題進(jìn)行一些更加全面的探討。

審核編輯：湯梓紅