别再只盯着光刻机了!自动化测试对于芯片制造同样重要

行业调研数据显示，芯片行业的产值和营收一直在不断提高，同时其地位受到大众的关注。光刻机在芯片领域当然独占鳌头，但一颗芯片的成功不只取决于光刻部分，测试对芯片的质量更有不容忽视的意义。

不论是更小尺寸的芯片，还是时下火热的chiplet方式的芯片，都对于芯片测试环节提出了更高的挑战，对于测量和测试复杂度都有了更高的要求。

自动化测试设备(ATE)

ATE(Automatic Test Equipment)主要是用于自动化和简化验证被测物(DUT)的功能和参数性能。ATE设备大量应用于晶圆生产和封装的过程中，比如通过对晶圆上的所有单独集成电路应用特殊测试模式来测试它们是否存在功能缺陷(Probe Test)。

还有就是当芯片完成封装之后，要验证该芯片是否符合设计要求，满足相应的交直流电气性能以及相应的规范(Final Test)。上面的这些测试完成之后，芯片才会到后面的模块化/系统板再到最终产品应用，因此ATE设备在IC测试中扮演非常重要的角色。

对于市场来说，IC制造商期望降低测试成本，因此就要求ATE设备的价格不能太贵。高质量的测试要求高覆盖率，大批量并行测试也要求更高的通道密度、更低的单位成本以及功耗，而测试成本并不遵循摩尔定律，因此降低测试成本是未来持续的挑战。

自动测试技术趋势和挑战主要集中在高性能计算、存储器、模拟及射频以及便携产品四大板块，体现在增加吞吐量、降低测试成本、提高功率密度和要求更高的测试速度及带宽，而ADI在上述的每一个方向均有完善的布局。

ADI 的自动化测试产品

ASSP

ASSP(Application Specific Standard Products)意为专用标准产品，专用于特定应用市场并销售给多用户的集成电路(IC)芯片，结合了模拟、数字以及混合信号产品，旨在执行特定功能或功能集，并以现成的方式提供给产品和系统设计人员的各种公司。

ASSP最初被设计为仅供单个客户使用的ASIC(Application Specific Integrated Circuit)，最初的目的实现后ASIC便可逐步作为ASSP广泛销售，其他制造商也可以将它们整合到自己的产品中，这可以显著降低成本并使公司能够更快地将产品推向市场。

产品分类

ASSP主要分为三类：PE(Pin Electronics)是一个发送/接收激励的数字驱动/接收装置、DPS(Device Power Supply或Programmable Power Supplies)是给被测物(DUT)按需供电的可编程电源、PMU(Parametric Measurement Unit)是主要给被测物(DUT)测量电气参数的参数测量单元。

PE用于产生和接收DUT的数字信号，拥有高时域精度和高工作频率，比如对于ADI来说频率在10MHz~X GHz，并且每个测试机的通道多、集成度高。

PMU用于输出和测量电压和电流，需要较高的测力和测量精度，一般来说电流范围高达100 mA，电压范围高达25V。

DPS是给被测物(DUT)按需供电的可编程电源，其实DPS和PMU比较类似，但其对电压输出和测量电流的能力相对更高，需要良好的测量精度并支持更高的电流，比如DPS最高可以到安培(A)级别，但是DPS需要能够稳定地驱动更高的电容负载，保证被测物(DUT)工作在一个正常的电压电流环境内。

产品优势

ASSP在无需额外编程的情况下执行某些预先分配的基本任务，对于客户来说，可以显着减少所需的产品设计投资量，加快最终产品上市时间的同时帮助控制成本。

在半导体产业的ATE测试市场，以前的信号链基本都是独立且离散的，业内领先的高性能模拟集成电路制造商ADI看到了ATE测试的一些共性需求，结合自身优势，将客户的需求整合到一个芯片，比如将数字技术和模拟技术结合，做出了一些专门针对整个ATE测试市场的ASSP。

这样做的好处就是，提高了ATE多通道测试的通道数用于并行测试，同时也增加了IC复杂度拓展了特定的测试功能，与分立式解决方案相比每通道成本更低，同时也降低了每通道在芯片内部所需的功耗。因此用ASSP后给ATE的设计带来了不小的优势。

推荐的产品型号及解析

与ADI合作了三十多年的技术型授权代理商Excelpoint世健多年来基于ADI的高性能芯片，打造了多个贴近客户应用需求的解决方案，获得了市场的认可。针对ADI的ASSP系列产品，世健结合当前市场，重点推荐了以下型号。

ADATE320

ADATE320(PE)是一款完整的单芯片ATE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。提供三种有源模式：高、低和端接模式以及高阻抗抑制状态。

ADATE320可用作双通道单端引脚电子通道或单差分通道，有每通道高速窗口比较器和可编程阈值差分比较器，还集成校准功能以支持精确的电平编程。开路驱动能力为 −1.5 V~+4.5 V，支持各种标准ATE及仪器仪表应用。

ADATE320提供两种版本：标准版本具有输出摆幅为250 mV的高速比较器输出;ADATE320-1具有400 mV输出摆幅。

AD5560

AD5560(DPS)是一款高性能、高集成度器件电源，提供精确可编程的驱动电压和测量范围。支持多种可编程测量电流范围，包括五种内部固定范围和两种分别提供最高1.2 A和500 mA电流的外部可选范围(EXTFORCE1和EXTFORCE2)。

该产品包括所需的DAC电平、设置驱动放大器的可编程输入、箝位和比较器电路，片内集成用于DAC功能的失调和增益校正功能。既可实现高电流下的电压范围受裕量和最大功耗限制，也可实现1.2 A以上的电流范围或高电流与高电压组合，同时也支持开漏报警输出和开尔文报警。

AD5522

AD5522(PMU)是一款高性能、高集成度参数测量单元，包括四个独立的通道，每个单引脚参数测量单元(PPMU)通道包括五个16位电压输出DAC，可设置驱动电压输入、箝位输入和比较器输入(高和低)的可编程输入电平。

提供五个±5 μA~±80 mA的可编程驱动和测量电流范围，满量程电压范围为-16.25V~+ 22.5V。每通道提供比较器输出以便测试和表征器件功能，可通过控制寄存器更改驱动或测量条件、DAC电平和所选电流范围。主要应用于PPMU、DPS、连续性和泄漏测试以及SMU精密测量等。

综上所述，Excelpoint世健认为，ATE对于芯片的整个制造环节至关重要，而来自ADI的ASSP能够降低ATE的成本及功耗，帮助ATE更好地迎战芯片自动测试的各种挑战。