5G晶圆大批量生产测试的三个挑战

随着5G的发展，我们完全致力于与领先的制造商合作，开发创新的测试和测量方法，这些方法将支持实现其令人兴奋的希望所需的庞大基础架构。这是要解决的3个挑战。

今年早些时候，FormFactor的Daniel Bock和Jeff Damm讨论了5G晶圆大批量生产的测试方法。像所有技术进步一样将5G推向市场需要一系列支持工具来确保最终产品符合预期。这需要在芯片技术和制造工艺方面取得显着的性能提升 – 同时将价格/性能保持在经济可行的水平。

并且，与所有技术进步一样，需要解决一些挑战，特别是在RF生产方面。以下是Daniel和Jeff在文章中提到的三个值得分享的内容：

1.频率越高，每个设备的通道越多。

影响测试单元的第一个重大转变是新的高速通道，工作频率接近70GHz。传统的HVM晶圆测试仪能够达到6GHz，覆盖了4G使用的所有频段。此外，这些测试仪可以通过自定义扩展器扩展到更高频率，在这些频率上添加1-2个通道。正在开发的5G设备将包括最高通道数的每个被测设备（DUT）最多64个RF通道。这意味着由于频率限制，传统测试仪可能不是最佳解决方案。半导体制造商要求使用更多mmWave通道的新测试解决方案，而不是现有的现成测试仪。可能扩大SMU以支持这一点将是一种可能的解决方案，还应该注意的是，任何开发的测试仪都不能太昂贵或生产测试在经济上不可行。使用大通道数添加更高频率可能会使测试仪成本增加10倍以上。

2.增加并行性。

并行性的增加也导致需要执行多站点RF测试。目前，移动RF片上系统（SoC）在x4多点晶圆测试中进行测试，希望在可能的情况下进行x8完全并行测试。对于5G设备，这仍然适用。但是，x8并行性将当前正在开发的许多设备上的总通道数推高到超过256个RF通道。制造可以连接到这个数量的RF信道的测试器是不实际的，原因有两个：1）成本，2）测试层内的空间限制。今天，许多5G测试单元正在通过其他方法扩充其大型ATE测试仪，以增加他们所需的总通道数。这些方法可以包括使用平衡 – 不平衡转换器，功率合成器，开关和环回测试，所有这些都可能作为设备特定探针卡的一部分。

3.验证信号准确性。

5G部件的最后要求是在测试单元中进行准确的RF测试。这不仅可以验证RF性能，还可以防止包装坏设备。5G中的高速信号意味着DUT对工艺变化更敏感，特别是在技术开发的初始阶段。这通常意味着产量较低，这使得在晶圆分类中执行RF测试成为一个强大的COO案例。

为了支持高信号完整性，测量误差 – 例如阻抗不匹配，电缆损耗和RF源随时间的变化 – 在较低频率下可能被认为是微不足道的 – 在毫米波长处变得很重要。在多DUT测试期间使用同时多站点校准可提供最高的电气精度，因为所有DUT RF通道都处于已知和受控状态。

我们FFI一直在研究低成本mmWave测试的经济高效选择，寻找智能优化测试仪和探针卡之间测试资源的方法，以支持更高RF频道的并行测试。这将包括在RF信号和IF信号之间转换的上变频器/下变频器，用于经济有效的信号路由的COTS切换，以及能够并行馈送多个信道的功率分配器。

在5G的未来，晶圆级生产测试仪预计将一次例行测量多达240个RF通道。目前，没有生产测试仪能够处理这些高通道数。使用传统的测试系统架构，在测量仪器和被测器件之间校准、产生和传输如此多的信号的费用非常高。

我们正在积极研究具有成本效益的替代方案：智能地优化测试仪和探针卡之间的测试资源，以支持对较高RF通道的并行测试。这将包括在RF信号和IF信号之间转换的上变频器/下变频器、用于低成本信号通路的COTS交换机以及能够并行馈送许多通道的功率分配器。

随着5G的发展，我们全心致力于与领先制造商合作，开发创新测试和测量方法，为实现其激动人心的承诺所需的庞大基础设施提供支持。

审核编辑：汤梓红