芯片复杂度推动自动测试设备不断创新

半导体技术的创新，例如AI高性能计算（HPC）、埃米级硅工艺节点、硅光子技术和汽车xEV宽带隙功率晶体管应用等领域的进步，要求自动测试设备（ATE）以前所未有的速度发展。随着芯片复杂度不断增加，设计、制造和测试所面临的挑战也呈倍增之势。这一复杂格局给ATE行业带来了深远影响，而ATE在确保当今日益先进的芯片符合严格质量、可靠性和性能标准中发挥着关键作用。

 

基于这一背景，泰瑞达的Jeorge Hurtarte博士将探讨塑造ATE行业未来的趋势，以及测试方法创新如何适配并应对这些挑战。敬请继续阅读！

 

半导体新时代：满足各行业需求

预计到2030年，半导体行业营收将突破一万亿美元。推动这一增长的高需求领域包括：数据中心的AI高性能计算和硅光子技术；智能手机、笔记本电脑和物联网（IOT）设备的边缘AI应用；以及汽车电动化（xEV）的加速推进。ATE提供商必须预判这些趋势，主动开发测试解决方案，在满足日益复杂的测试需求的同时，确保测试的精度、速度、质量和成本效益不受影响。预计到2028年，受计算、汽车和移动市场的强劲推动，ATE产业将实现前所未有的增长，营收有望突破80亿美元，如图1所示。

 

图1：ATE TAM历史和预测以及ATE增长引擎。来源：泰瑞达

 

为实现高性能计算和边缘计算所需的性能提升，业界持续推进工艺微缩，芯片工艺节点现已迈入埃米级时代。随着芯片尺寸不断缩小、功能愈发强大、效率持续提升，其复杂度也急剧上升，因此需依靠高度专业化且精密的测试手段来检出潜在缺陷。为应对芯片尺寸缩小带来的挑战，泰瑞达的解决方案采用先进测试架构，在超高密度节点中实现全面且严格的晶圆级测试和故障检测。借助UltraFLEXplus等测试系统，即便是尺寸最小、最复杂的芯片设计，其质量与可靠性也能得到保障。

 

先进芯片实现性能持续提升的另一条路径，是在异构集成封装中采用2.5D/3D堆叠和芯粒等新型封装技术。这会引入一系列额外的测试需求与能力要求，必须确保CPU、GPU和内存等高密度排布元器件之间的无缝协作。泰瑞达通过合格裸片（KGD）和合格中介层（KGI）流程评估每个芯粒的功能，防止缺陷产品流入下游环节。这些ATE系统测试能力可确保复杂先进异构集成封装中裸片间的互连性和可靠性。

 

为了应对先进数字芯片和异构集成的复杂性，我们需要采取一系列测试策略。借助FlexTest（见图2），左移和右移测试策略可确保整个制造流程的测试覆盖率达到平衡。左移策略将测试移至开发早期，通过尽早发现和解决缺陷来降低总体成本。右移策略则刚好相反，它将“任务模式”测试延至后期阶段，甚至在制造后期，以确保在产品交付消费者之前可以发现任何潜在缺陷。这些策略共同发挥作用，从而优化良率、成本和质量。

 

图2：通过FlexTest优化制造流程中各测试环节的质量成本

 

此外，尽管芯片封装技术的进步已满足当前数据处理需求，但下一代数据需求可能需要新型材料支撑；具体而言，硅光子技术将通过实现高速、高能效的数据传输，为数据中心带来变革。为应对这些新技术挑战，泰瑞达测试系统解决了光子技术与电子技术集成的独特需求。在共封装光学测试这一关键领域，泰瑞达ATE可保障数据完整性和传输速度，确保这些元器件能够高效处理海量数据流。

 

边缘计算正在推动新一轮技术变革。它需要低功耗、高效能的半导体以支持数据的本地处理，从而赋能医疗保健、智能家居和农业等领域的实时应用。针对边缘计算，泰瑞达的ATE测试解决方案（如UltraFLEXplus）致力于通过提升精度和测试产能来优化良率，确保低功耗半导体芯片在不同环境中可靠运行。泰瑞达通过专为评估实时测试数据能力和边缘处理效率而定制的ATE系统，推动智能手机、笔记本电脑和物联网设备中新一轮的边缘AI创新。

 

随着电动汽车（EV）、自动驾驶（AD）和高级驾驶辅助系统（ADAS）推动汽车技术革新，同样的挑战也延伸至汽车领域。为确保可靠性和驾驶安全，汽车半导体系统的复杂度与日俱增。针对这些汽车应用，泰瑞达开发了高产能ATE解决方案，例如用于汽车碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）功率半导体测试的ETS-88，以及支持76-81 GHz雷达AD/ADAS测试的UltraFLEXplus。

 

半导体格局持续演进下的测试技术未来

随着各类新技术的发展及其对测试系统提出更高要求，行业已步入数据驱动测试流程的新时代。为充分发挥测试数据的价值，泰瑞达通过阿基米德分析解决方案与头部分析提供商集成，优化生产、提升良率并降低成本。制造商可利用这些实时ATE数据，结合数据分析、人工智能和机器学习技术，改善流程效率并实现前瞻性调整。

 

显而易见，半导体行业格局错综复杂，技术日新月异，设计和制造方法也愈加先进。随着半导体测试技术日益精进，ATE头部厂商需着力构建工具、流程与标准无缝衔接的生态系统。面对技术的快速迭代，ATE公司需要具备高度适应性的测试平台，以同步适配数据传输、汽车安全和AI处理的新标准。这种适应能力将使他们能够为全球半导体制造商提供长期价值。

 

例如，泰瑞达参与了SEMI“智能数据和AI倡议”，这体现了泰瑞达通过开放、可互操作的标准推动制造全流程数据共享，以提升良率与产品质量的承诺。通过积极支持行业合作，泰瑞达为建设统一且有韧性的半导体生态系统铺平道路。

 

为进一步确保行业的未来发展，泰瑞达积极与教育机构合作，培养下一代工程师。通过投入技能培养并提供先进测试技术的使用机会，泰瑞达支撑行业对高技能人才的长期需求。

 

总而言之，新一代半导体技术对ATE而言既是挑战，也是机遇。数据中心、边缘计算、汽车应用等领域的每一次创新，都在推动测试需求日益精细化，促使ATE解决方案不断提升灵活性与适应能力，确保持续满足行业不断变化的需求。作为行业先锋，泰瑞达正着力构筑未来测试生态体系的坚实基础，致力于打造兼顾效率、质量和可持续性的解决方案，助力行业稳步增长。