芯片測試的目的是快速了解它的體質.
大公司的每日流水的芯片就有幾萬片, 測試的壓力是非常大. 當芯片被晶圓廠制作出來后, 就會進入Wafer Test的階段. 這個階段的測試可能在晶圓廠內進行, 也可能送往附近的測試廠商代理執行. 生產工程師會使用自動測試儀器(ATE)運行芯片設計方給出的程序, 粗暴
通過了Wafer Test后, 晶圓會被切割. 切割后的芯片按照之前的結果分類. 只有好的芯片會被送去封裝廠封裝. 封裝的地點一般就在晶圓廠附近, 這是因為未封裝的芯片無法長距離運輸. 封裝的類型看客戶的需要, 有的需要球形BGA, 有的需要針腳, 總之這一步很簡單, 故障也較少. 由于封裝的成功率遠大于芯片的生產良品率, 因此封裝后不會測試.
封裝之后, 芯片會被送往各大公司的測試工廠, 也叫生產工廠. 并且進行Final Test. 生產工廠內實際上有十幾個流程, Final Test只是第一步. 在Final Test后, 還需要分類, 刻字, 檢查封裝, 包裝等步驟. 然后就可以出貨到市場.
Final Test是工廠的重點, 需要大量的機械和設備. 它的目的是把芯片嚴格分類. 以Intel的Soc來說, 在Final Test中可能出現這些現象:
1. 雖然通過了Wafer Test, 但是芯片仍然是壞的.
2. 封裝損壞.
3. 芯片部分損壞. 比如CPU有2個核心損壞, 或者GPU損壞, 或者顯示接口損壞等
4. 芯片是好的, 沒有故障
這時, 工程師需要和市場部一起決定, 該如何將這些芯片分類. 打比方說, GPU壞了的, 就被當做無顯示核心的"賽揚"系列處理器. 比如CPU壞了2個的, 就當"酷睿i3"系列處理器. 芯片工作正常, 但是工作頻率不高的, 就當"酷睿i5"系列處理器. 一點問題都沒有的, 就當"酷睿i7"處理器.
那這里的Final Test該怎樣做?
Final Test可以分成兩個步驟: 1. 自動測試設備(ATE). 2. 系統級別測試(SLT). 2號是必要項. 1號一般小公司用不起.
ATE的測試一般需要幾秒, 而SLT需要幾個小時. ATE的存在大大的減少了芯片測試時間.
ATE負責的項目非常之多, 而且有很強的邏輯關聯性. 測試必須按順序進行, 針對前列的測試結果, 后列的測試項目可能會被跳過. 這些項目的內容屬于公司機密, 我僅列幾個: 比如電源檢測, 管腳DC檢測, 測試邏輯電路(一般是JTAG)檢測, 高壓烤片, 物理連接層PHY檢測, IP內部檢測(包括Scan, BIST, Function等), IP的IO檢測(比如DDR, SATA, PLL, PCIE, Display等), 輔助功能檢測(比如熱力學特性, 熔斷等).
這些測試項會給出Pass/Fail, 根據這些Pass/Fail來分析芯片的體質, 就是測試工程師的工作.
SLT在邏輯上則簡單一些, 把芯片安裝到主板上, 配置好內存, 外設, 啟動一個操作系統, 然后用軟件烤機測試并記錄結果并比較. 另外還要檢測BIOS相關項等.