憑借一體化開放平臺(tái)，NI能否打破半導(dǎo)體測(cè)試傳統(tǒng)格局？

摩爾定律是一個(gè)經(jīng)濟(jì)定律。每?jī)赡昃w管單位成本降低一半的趨勢(shì)延續(xù)了幾十年，但進(jìn)入28納米以后，半導(dǎo)體成本學(xué)習(xí)曲線發(fā)生改變，單純依賴縮減工藝尺寸來降低成本的方式難以為繼，于是立體封裝、多層堆疊等技術(shù)（即所謂“超越摩爾”）手段被用來增加單位晶體管密度，降低芯片成本，但芯片成本降低速度減緩已不可避免。所以在當(dāng)前階段，采用更多樣化手段降低芯片成本，已經(jīng)成為半導(dǎo)體廠商的共識(shí)。

原本占比不太高的測(cè)試成本，如今也成為廠商進(jìn)一步壓低成本的重點(diǎn)方向，而且芯片復(fù)雜度上升，也導(dǎo)致測(cè)試成本增加，因此降低測(cè)試成本的價(jià)值就越來越大。測(cè)試成本分為兩類，一類是一次性的投入，包括測(cè)試設(shè)備投入及測(cè)試方案開發(fā)；還有一類是日常測(cè)試成本，主要是設(shè)備運(yùn)行成本與操作人員工資成本。日常測(cè)試成本直接與測(cè)試時(shí)間相關(guān)，單位測(cè)試時(shí)間越短，或者說測(cè)試吞吐量越大，則測(cè)試成本越低。

在半導(dǎo)體廠商IDT的一個(gè)案例中，其生產(chǎn)測(cè)試廠房采用了美國(guó)國(guó)家儀器（National Instruments，簡(jiǎn)稱NI）的半導(dǎo)體測(cè)試解決方案（Semiconductor Test Solution，簡(jiǎn)稱STS方案）。該方案可全天候運(yùn)作，測(cè)試時(shí)間比傳統(tǒng)方法縮短了10%到25%，測(cè)量功能和準(zhǔn)確度也有提高，而且為測(cè)試廠房騰出更多空間，進(jìn)一步提高測(cè)試裝置的生產(chǎn)力。 利用NI STS，IDT即可淘汰較舊且難以支持和維護(hù)的測(cè)試系統(tǒng)，從而提高了測(cè)試性能、降低整體測(cè)試成本。 其中一些較舊的系統(tǒng)對(duì)電力和冷卻需求較高，而NI STS只需插上一個(gè)110 V的插座即可，無需額外的設(shè)備。 舊系統(tǒng)每個(gè)元件每小時(shí)的測(cè)試成本是NI STS的兩倍。 此外，NI STS通過真正的并行測(cè)試功能為多個(gè)測(cè)試站點(diǎn)提供高性能測(cè)量特性，進(jìn)一步降低測(cè)試成本。

左：NI市場(chǎng)開發(fā)經(jīng)理潘建安

右：NI技術(shù)市場(chǎng)工程師馬力斯

NI市場(chǎng)開發(fā)經(jīng)理潘建安表示，STS系統(tǒng)不僅比傳統(tǒng)一體化自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)更便宜，最大價(jià)值還在與NI平臺(tái)的開放式與模塊化設(shè)計(jì)理念，利用PXI模組化平臺(tái)，半導(dǎo)體廠商可以實(shí)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)室到量產(chǎn)都采用同一個(gè)平臺(tái)，從而避免實(shí)驗(yàn)室與量產(chǎn)測(cè)試數(shù)據(jù)之間的分裂，讓設(shè)計(jì)驗(yàn)證與量產(chǎn)測(cè)試可共用資料，進(jìn)而提高效率，降低成本。

目前NI提供的測(cè)試方案覆蓋從實(shí)驗(yàn)室特征分析、晶圓測(cè)試（WAT、CP、晶圓可靠性測(cè)試等）、FT測(cè)試以及系統(tǒng)級(jí)測(cè)試（SLT測(cè)試），不論是設(shè)計(jì)研制、晶圓制造、封裝過程中，還是封裝完成，無論是射頻芯片、混合信號(hào)芯片、甚至最新的3D IC和系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP），都可以用NI這一套統(tǒng)一的平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)。

北京博達(dá)微科技有限公司 (簡(jiǎn)稱“博達(dá)微”) 近日宣布推出最新基于機(jī)器學(xué)習(xí)的半導(dǎo)體參數(shù)化測(cè)試產(chǎn)品FS-Pro，真正將IV測(cè)試、CV測(cè)試、低頻噪聲 (1/f noise) 測(cè)試等常用低頻特性測(cè)量集成于一體，實(shí)現(xiàn)在單臺(tái)儀器內(nèi)完成所有測(cè)試的需求，并將測(cè)試速度提升10倍，在低頻噪聲測(cè)試中將原本需要幾十秒的測(cè)試時(shí)間縮短至5秒以內(nèi)。

近日，基于美國(guó)國(guó)家儀器 (National Instruments，以下簡(jiǎn)稱“NI”) 的PXI源測(cè)量單元 (SMU)，專注利用人工智能驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體測(cè)試測(cè)量的北京博達(dá)微科技有限公司 (簡(jiǎn)稱“博達(dá)微”) 宣布推出最新基于機(jī)器學(xué)習(xí)的半導(dǎo)體參數(shù)化測(cè)試產(chǎn)品FS-Pro，真正將IV測(cè)試、CV測(cè)試、低頻噪聲 (1/f noise) 測(cè)試等常用低頻特性測(cè)量集成于一體，實(shí)現(xiàn)在單臺(tái)儀器內(nèi)完成所有測(cè)試的需求，并將測(cè)試速度提升10倍，在低頻噪聲測(cè)試中將原本需要幾十秒的測(cè)試時(shí)間縮短至5秒以內(nèi)。

FS-Pro

“FS-Pro是業(yè)界首次把IV，CV和噪聲測(cè)試集成到單臺(tái)設(shè)備中，無需換線客戶即可完成幾乎全部低頻參數(shù)化表征，并將測(cè)試速度提升10倍。同時(shí)，基于NI提供的模塊化架構(gòu)，用戶可以靈活擴(kuò)展，從四通道到近百個(gè)通道，” 博達(dá)微CEO李嚴(yán)峰表示，除了被高校與研究所采用，現(xiàn)在聯(lián)電、旺宏、華邦等公司也已經(jīng)布置FS-Pro，“作為一家傳統(tǒng)上主營(yíng)業(yè)務(wù)為EDA的公司，博達(dá)微居然一年賣了20套半導(dǎo)體參數(shù)分析設(shè)備，競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的設(shè)備見一個(gè)打一個(gè)?！?

除了能夠?qū)?shí)驗(yàn)室測(cè)試與量產(chǎn)測(cè)試打通，NI在射頻測(cè)試與系統(tǒng)級(jí)測(cè)試方面也有突出優(yōu)勢(shì)。通過LabVIEW和PXI平臺(tái)，半導(dǎo)體廠商可以非?？焖俚貙?shí)現(xiàn)系統(tǒng)測(cè)試功能，潘建安指出，對(duì)SiP產(chǎn)品而言，系統(tǒng)級(jí)測(cè)試已經(jīng)成為必選項(xiàng)。在射頻方面，5G將為今后幾年的重點(diǎn)市場(chǎng)，Oorvo已經(jīng)發(fā)布首個(gè)5G射頻前端模塊，該射頻前端模塊采用NI 1GHz高帶寬的最新矢量信號(hào)收發(fā)儀，集成高性能數(shù)字和功率測(cè)試模塊，Qorvo構(gòu)建了一個(gè)高集成度的測(cè)試平臺(tái)，在即將開幕的2018 SEMICON展會(huì)上，也將展出Qorvo的這一個(gè)測(cè)試方案。Qorvo移動(dòng)產(chǎn)品部載波聯(lián)系與標(biāo)準(zhǔn)總監(jiān)（Director of carrier liaison and standards）Paul Cooper表示：“NI PXI測(cè)試系統(tǒng)的高帶寬，出色的射頻性能以及靈活性對(duì)幫助我們推出業(yè)界首個(gè)商用5G射頻前端模塊至關(guān)重要?！?

傳統(tǒng)半導(dǎo)體測(cè)試方案在系統(tǒng)一致性、可擴(kuò)展性、數(shù)據(jù)管理易用性等方面的限制，為半導(dǎo)體廠商增加了很多隱性成本。測(cè)試成本最終會(huì)以測(cè)試時(shí)間來衡量，測(cè)試時(shí)間對(duì)芯片成本的影響，不單純?cè)谟跍y(cè)試時(shí)產(chǎn)生的設(shè)備運(yùn)行成本與人力成本，而且將會(huì)影響到上市時(shí)間與單位時(shí)間產(chǎn)出量，半導(dǎo)體廠商最會(huì)追求去盡可能降低測(cè)試時(shí)間，從而抓住產(chǎn)品時(shí)間窗口，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品最大效益，正如德州儀器的Sambit Panigrahi所言，“使用NI TestStand和LabVIEW，我們成功地將冗長(zhǎng)的手動(dòng)測(cè)試過程，轉(zhuǎn)換為高度自動(dòng)化的測(cè)試循環(huán)，并將原本高達(dá)數(shù)個(gè)星期的回歸測(cè)試周期，縮短到僅僅幾天，同時(shí)還提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性、可重復(fù)性和可維護(hù)性?！?

潘建安表示，雖然正式進(jìn)入半導(dǎo)體測(cè)試領(lǐng)域時(shí)間并不長(zhǎng)，但NI在半導(dǎo)體測(cè)試領(lǐng)域的知識(shí)積累卻很早，十幾年前就有半導(dǎo)體廠商開始用PXI平臺(tái)來搭建測(cè)試系統(tǒng)，STS系統(tǒng)正式銷售始于2014年，到現(xiàn)在全球已經(jīng)部署超過500臺(tái)STS?！癗I的方案是彈性配置，模塊化設(shè)計(jì)，雙軌并進(jìn)，比傳統(tǒng)測(cè)試設(shè)備成本更低、功能更多、可擴(kuò)展性更強(qiáng)，理論上可以覆蓋所有應(yīng)用場(chǎng)景。所以NI半導(dǎo)體測(cè)試方案一推出，便受到半導(dǎo)體廠商的關(guān)注，”潘建安認(rèn)為，NI推出半導(dǎo)體測(cè)試方案，打破了傳統(tǒng)半導(dǎo)體測(cè)試市場(chǎng)緩慢守舊的格局，“這個(gè)市場(chǎng)好久都沒有活水，NI的測(cè)試方案一出現(xiàn)，大家都眼前一亮：原來半導(dǎo)體測(cè)試還可以這樣做?！?