在近日舉辦的“中國集成電路設(shè)計業(yè)2022年會暨廈門集成電路產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇”上，專家指出，隨著新興市場的不斷發(fā)展，半導(dǎo)體ATE（自動測試設(shè)備）迎來了千載難逢的發(fā)展機會。但是在ATE市場快速增長的同時，新興市場也給ATE產(chǎn)業(yè)帶來了新的挑戰(zhàn)。

新興半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)需求帶動ATE市場增長

在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中，一顆芯片的生命周期始于市場需求，在進行產(chǎn)品的定義、設(shè)計、制造、封裝后，最終交付到終端消費者手中，在整個流程中需要經(jīng)過多次測試。其中ATE測試不僅在封裝后要進行，在制造環(huán)節(jié)中也同樣需要，是實現(xiàn)從研發(fā)到量產(chǎn)至關(guān)重要的一環(huán)。越高端、功能越復(fù)雜的芯片對測試的依賴度越高，同時測試設(shè)備的各類先進功能對半導(dǎo)體廠商來說也變得越來越重要。

隨著新興產(chǎn)業(yè)對半導(dǎo)體的需求越來越多、越來越豐富，ATE市場的增長十分迅猛。GIR調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，2021年全球半導(dǎo)體ATE設(shè)備收入大約為40.7億美元，預(yù)計2028年達到50.01億美元。

數(shù)據(jù)來源：GIR調(diào)研

泰瑞達公司中國產(chǎn)品專家于波表示，ATE市場的快速發(fā)展，主要是受到三個新興半導(dǎo)體領(lǐng)域需求激增的帶動。其一是數(shù)據(jù)中心以及先進計算的業(yè)務(wù)，從2021年到2030年間的復(fù)合年均增長率達5%。其二是無線通信業(yè)務(wù)，隨著5G通信和下一代通信基站的不斷發(fā)展，從2021年到2030年間無線通信業(yè)務(wù)的年復(fù)合增長率達6%。其三是汽車電子，這也是半導(dǎo)體市場里增長最快的細分領(lǐng)域，從2021年到2030年間的年復(fù)合率達13%。

數(shù)據(jù)來源：泰瑞達

挑戰(zhàn)接踵而至

而誰能想象，新興市場的繁榮為ATE設(shè)備帶來巨大市場增長量的同時，也帶來了重重困難。

據(jù)了解，測試方案的優(yōu)劣直接影響到良率和測試成本。有資料顯示，芯片缺陷相關(guān)故障對成本的影響從IC級別的數(shù)十美元，增長到模塊級別的數(shù)百美元，乃至應(yīng)用端級別的數(shù)千美元。此外，目前芯片開發(fā)周期縮短，對于流片的成功率要求非常高，任何一次失敗，對企業(yè)而言都是無法承受的。因此，在芯片設(shè)計及開發(fā)過程中需要進行充分的驗證和測試。

然而，由于ATE不屬于工藝設(shè)備，因此產(chǎn)品迭代速度較慢，單類產(chǎn)品生命周期較長。市場目前主流的ATE多是在同一測試技術(shù)平臺通過更換不同測試模塊來實現(xiàn)多種類別的測試，并提高平臺延展性。

“如今，很多玩家都很關(guān)注新興市場，這也使得這些市場的競爭開始變得非常激烈，使得市場對芯片迭代的需求越來越多，且產(chǎn)品的生產(chǎn)周期也在逐漸縮短。但是在這樣的情況下，還需要保證芯片的質(zhì)量符合要求，尤其是汽車電子領(lǐng)域，對芯片質(zhì)量要求可謂是零失誤。因此，對于芯片測試的要求也變得更加苛刻。”于波向《中國電子報》記者表示。

要獲得更快的產(chǎn)品面世時間、更高的測試效率、更低的測試成本、更高的質(zhì)量，一系列對于ATE的新要求已經(jīng)接踵而至。“這些要求對ATE而言是比較矛盾的，很難同時兼?zhèn)洹４送猓瑥臏y試機的開發(fā)角度而言，也會遇到很多相互制衡的因素，例如，測試機的通道數(shù)量是否夠、測試機是否能達到高的測試密度等。”于波說。

除了新興市場為ATE設(shè)備帶來的挑戰(zhàn)外，先進制程工藝芯片的測試也為ATE設(shè)備帶來了很大挑戰(zhàn)。

于波表示：“對于測試行業(yè)而言，從封裝到先進封裝，對于測試的方法并沒有太大的變化，只是從測試策略上可能有一些區(qū)別。但是隨著先進制程的發(fā)展，會給ATE設(shè)備帶來一些挑戰(zhàn)。先進制程芯片的硅片尺寸比較大，在測試時消耗的功率也比較大，用的資源也比較多，對測試機會有很大的壓力。首先，這會導(dǎo)致測試成本提升。其次，對測試機的各方面技術(shù)的要求也會提升，需要測試機具備更高的性能。最后，測試方式也需要有變化，需要針對先進制程開發(fā)新的測試方法。”

新的方法論破解難題

如何才能快速且高效地完成新一代ATE方案的開發(fā)，以滿足市場對大量出貨、類型各異的芯片測試需求，成為了業(yè)界亟待解決的新難題。對于ATE廠商而言，究竟如何破解？

于波表示，對于ATE廠商而言，可以從三步來解決。首先，在開發(fā)測試工具時，對于新興技術(shù)要具備一定的技術(shù)前瞻性和傾斜性，提前開發(fā)技術(shù)，從而節(jié)約成本。“事實上，對于測試機供應(yīng)商的廠商來說，無論車載芯片、工業(yè)芯片，其實測試的本質(zhì)并沒有發(fā)生變化，大部分的研發(fā)是隨著市場的方向來的。但是由于最近兩三年車載市場的年復(fù)合增長率確實非常高，因此整個研發(fā)方向也會往這個方向去傾斜。對于測試行業(yè)而言，也會向這個方向傾斜，例如，提前研發(fā)出更多車載產(chǎn)品應(yīng)用解決方案所對應(yīng)的測試板卡等。”于波說。

其次，通過改善測試機的功能，來提升芯片測試的良率。雖然，芯片的良率大部分是由代工廠來決定，但是通過優(yōu)化測試方法，也可以提高芯片的良率，從而提升產(chǎn)品的面世時間。于波認為：“通過測試提升芯片良率主要有兩個方式：其一，在測試過程中修復(fù)一些設(shè)計中的缺陷，來提升邊界良率，降低報廢成本。其二，提升測試規(guī)格的精密度，減少‘誤傷’情況，把芯片測得更準。”

最后，在測試過程中，要對測試單元進行精簡，減少不必要的環(huán)節(jié)，在提升芯片測試效率的同時，還能減少不必要的成本消耗。

“在破解難題的過程中，往往也會開發(fā)出新的測試方法論甚至更深一層的合作模式。例如，在先進制程芯片的測試中，可以通過提升單位面積產(chǎn)出效率、加大電流及電壓等方式，來提升芯片的測試效率。此外，如今各個新興領(lǐng)域的競爭也進入到了白熱化的階段，各大系統(tǒng)廠商甚至紛紛開始自研芯片，這對于測試行業(yè)而言，更是一個很大的挑戰(zhàn)，但是也促進了我們與上游設(shè)計廠商等進行更深度的合作，提前研制出芯片測試的方式以及標準，提升芯片的生產(chǎn)速度。”于波表示。