根据IC Insights半导体行业报告,预计2022年全球半导体总销售额将再增长11%,达到6806亿美元的新纪录。半导体产业的持续繁荣带动上游的半导体自动测试设备(ATE)市场快速增长,业界预计2028年将达到72亿美元。作为半导体产业的关键一环,ATE贯穿着半导体设计、制造和封装全环节,对产品良率的监控及产品质量的判断至关重要。
依据半导体测试系统应用划分,ATE应用的主要细分领域为存储器、SoC、模拟、数字、分立器件和RF测试等。而ATE通常都需要完成芯片的功能测试、直流参数测试以及交流功能测试等工作,其原理是通过对芯片施加输入信号,采集被检测芯片的输出信号与预期值进行比较,判断芯片在不同工作条件下功能和性能的有效性,保证在相应的芯片制造中,产品符合客户设计、制造要求以及市场需求。
操作员将负载板安装到测试仪上,以测试数字SoC
三大类设备构建半导体自动化测试的主流产品矩阵
通常我们能看到的ATE设备涵盖了先进的集成式引脚电子器件(PE,也称为引脚驱动器)、器件电源(DPS)和参数测量单元(PMU)等产品。其中,PE用于产生激励待测物的信号,以此获取待测物的反馈,所以PE芯片被要求具备更高的精度,一般工作频率高为10MHz到数GHz级别。
覆盖半导体制造产业链的ATE系统
针对PE设备应用,业界广泛应用的方案是采用亚德诺半导体公司(ADI)引脚电子驱动器ADATE318和ADATE320,其数据速率可从600MHz到1.6GHz。其中,ADATE318比较适合模拟测设计、低速存储器、混合信号测试等,ADATE320的数据速率则会更高一些,更适合高速芯片的测试。针对更高速芯片的测量需求,ADATE334是一款完整的双通道自动测试设备解决方案,用于执行驱动器、比较器和有源负载(DCL)、四象限单引脚参数测量单元(PPMU)的引脚电子功能。集成片内校准寄存器的专用16位DAC可提供器件工作所需的所有直流电平。
未来PE芯片会朝着两个方向继续发展,即更高速率,已有规划8GHz、10GHz的产品研发,以及六通道、八通道的更多通道密度集成产品。为满足每个测试机更多测试通道,集成度也是对方案要求的关键,例如集成引脚电子以单封装提供关键的测试应用解决方案,包括数字驱动和比较功能、有源负载和每引脚参数测量单元,这些单元通过电平设置DAC进行控制。
ATE数字测量的信号链基本框图
