半導體技術是信息時代的基石，驅動著全球范圍的現代經濟發展。盡管多年來中國在半導體行業進行了巨額投資，但在高端集成電路領域，中國仍依賴于美國的技術。目前中國的芯片年進口額已超過原油，2018年總計達到3120億美元。

危機即是動力

現在，美國對中國極限施壓，收緊芯片源頭；作為重要中轉地的香港又深陷亂局，對國內芯片的進口也產生了不利的影響。在這種局面下，快速提升國產芯片的競爭力，提高進口產品的可替代性成了我們刻不容緩的任務。

要擺脫受制于人的境地，我們需要解決的問題涵蓋整個行業的生態系統和供應鏈，這注定需要一個長期而艱苦的過程。從生產供應來看，中國的芯片制造技術在快速發展，覆蓋了芯片設計、制造、封測三部分，總體呈現高速增長狀態；同時也存在工藝落后、產能不足、人才緊缺等問題。千里之行始于足下，如果每個人把能做的都做到極致，再遠的目標也終有實現的那一天。

我們可以做什么？

芯片是集成電路的物理載體。芯片生產是一個點砂成金的過程，從砂子到晶圓再到芯片，價值直線飆升。中間的技術含量十分密集。一塊晶圓經過數個月的加工，在指甲蓋大小的空間中集成了數公里長的導線和數以億計的晶體管器件，經過測試，品質合格的晶片會被切割下來，剩下的部分報廢。千挑萬選后，一塊真正的芯片終于誕生了。

在最后的測試階段，對芯片的bar條、chip的測試是不可或缺的步驟，它可以直接“告訴”生產人員，當前的晶圓生產了多少合格的芯片。

圖片來自網絡

大多數芯片企業都是購買或自研“芯片測試系統”來進行這項工作。無論采用哪種方式，橫河產品都可以為客戶提供最佳的產品支持。

何為芯片測試系統？

在這里我們主要關注針對DFB/FP激光器的產品，因為這兩類激光器是技術含量高、生產難度高、應用廣泛的典型。

該類型產品主要用于光電生產企業的BAR條（LD芯片）光電性能檢測，可測試長波長激光器BAR條的常溫、高溫條件下的前光、背光的LIV參數和光譜參數，一般支持多種封裝的BAR條多種參數測試，有利于生產企業提高測試效率，提高產品的品質把控。

系統要求：

1、全自動測試；

2、支持高低溫檢測；

3、可測量光譜、功率等多項參數。

在該系統的構成中，除了必要的進出料及傳送等機械部分，最核心的就是對激光器發光光譜的測量和芯片的供電及測試了。而這兩個部分，恰好就是橫河（YOKOGAWA）極為擅長的領域，下面逐一向大家介紹。

激光器發光光譜測量和分析

橫河光譜儀占據著世界市場的領導地位，在功能性、耐用性、方便性等多方面領先于市面上的其他產品。

經典的AQ637X系列光譜儀，涵蓋了350nm~3400nm的寬范圍，橫河的光譜儀都是基于衍射光柵原理開發的，可以準確地對激光器的SMSR、OSNR進行測量。

光譜分析儀AQ6360專為芯片生產領域需求量身定制，相比其他經典型號，它帶來了令人興奮的變化：

三大亮點：

掃描范圍收窄、分辨率降低、掃描速度大幅加快。

為什么要做這些改進呢？源自光譜儀老客戶的意見和需求。

AQ6370D的參數太好，在研發中使用非常合適，可是在生產中就顯得大材小用了，很多客戶只需要其中小部分功能和較低的參數就足以滿足需求了，更需要降低儀器成本。

所以AQ6360波長范圍變為1200~1650nm，覆蓋了通信最常用的1310nm和1550nm。波長分辨率最小是0.1nm，適用于激光芯片測試、EDFA測試、光器件測試等大多數應用場合。同時為了更適合生產線使用，掃描速度提升到之前的2倍，體積也適當變小了。

這些量身定做的改變，搭配上橫河傳統的自由空間光構造設計，在相同設置條件下，掃描速度可是AQ6370D的兩倍不止，能給客戶提升的產能是相當可觀的。

AQ6360激光芯片掃描圖譜

掃描速度

選型時大部分客戶最為關注的就是掃描速度，因為對激光芯片測試的企業來說，需要測試的芯片可能數以百萬為計，所以提升每個芯片的測試效率就非常重要了。

@Sens: MID, x2 mode. Res 0.1 nm, Span 50 nm, 2001 points

波長精度

有些客戶可能會質疑：“AQ6360就是AQ6370D做了減配吧？”

對比AQ6360與AQ6150（波長計）就會發現，AQ6360實際的波長精度到底有多好——

AQ6360波長精度指標是0.02nm（20pm）；

AQ6150波長精度是1pm。

上圖對比可以看出AQ6360實際的精度要好于標稱參數，大概4pm左右，完全能夠跟市場上一些波長計相媲美。它的性能和AQ6370D一樣出色！所以AQ6360可以給客戶帶來前所未有的“快感”，同時又能保證測試的精度。

芯片的供電與測試——SMU

源測量單元（SMU），顧名思義就是可編程電源和測量儀表的結合體，既可電源輸出，又可以進行測量。隨著對源和測量同步性要求的不斷提高，SMU在生物化學、超導材料、光電器件測試、半導體研究等領域起到了越來越大的作用。

GS820工作時序圖

以對半導體激光器芯片進行檢測為例，需要SMU輸出電流驅動激光器，并測量光電傳感器的輸出電壓，同時使用光譜分析儀對激光器的發光波長和光譜特性進行檢測。

由于光電傳感器產生的電壓很小，需要源表具有很高的分解能力和測量精度。為了避免激光器過熱和提高檢測速度，驅動電流需要以窄脈沖掃描的形式進行輸出，這就對SMU的響應和測量速度提出了很高要求。這樣的檢測工作在生產線上可能需要連續24小時進行，SMU的穩定性也至關重要。

SMU 源測量單元的關鍵參數：

精度

精度是根本，高精度SMU的輸出和測量精度可以達到很高，然而這個精度指標通常是有很多限制條件的，比如溫度范圍、保證時限等。保證精度的溫度范圍越寬，保證時限越長，實際測試過程中的精度才越有保障。

橫河GS200系列SMU的最高精度可達讀數的0.001%；在23±5℃的溫度范圍時，一年的保證精度也可以達到讀數的0.016%；23±5℃溫度范圍以外時，溫度系數更可高達±0.0008%/℃。

穩定性

穩定性是指SMU在進行長時間連續測量時，精度的變化情況。影響穩定性的因素有很多，如元器件的質量、零部件的磨損老化、以及使用或貯存不當等。

另外，SMU的實際應用場景通常會連續測量較長時間，會在SMU的機箱內產生并積累熱量，如果散熱處理不當也會對輸出和測量的精度帶來較大的影響。

GS200輸出穩定性與其他公司產品對比

響應速度

當SMU的輸出通過掃描或編程頻繁進行切換時，輸出的響應速度就變得尤為重要。

快速的響應才能保證輸出對時間的準確性，迅速而準確地達到輸出值，而良好的震蕩抑制能夠確保電壓、電流輸出的穩定，避免對被測對象產生不必要的沖擊。

結語

橫河優秀的產品性能，吸引了越來越多的芯片廠家和系統集成商選擇基于橫河光譜儀和源表來搭建芯片測試系統。

隨著國內的芯片生產從2.5G/10G向著25G/40G等更高的速率進發，站在測量儀表行業前沿、具備深厚研發能力的YOKOGAWA希望能陪伴所有客戶一路前進，助力國內芯片行業成長和起飛。