在近日舉辦的“中國集成電路設(shè)計(jì)業(yè)2022年會(huì)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(dòng)測(cè)試設(shè)備）迎來了千載難逢的發(fā)展機(jī)會(huì)。但是在ATE市場快速增長的同時(shí)，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(dòng)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(jìn)行產(chǎn)品的定義、設(shè)計(jì)、制造、封裝后，最終交付到終端消費(fèi)者手中，在整個(gè)流程中需要經(jīng)過多次測(cè)試。其中ATE測(cè)試不僅在封裝后要進(jìn)行，在制造環(huán)節(jié)中也同樣需要，是實(shí)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(duì)測(cè)試的依賴度越高，同時(shí)測(cè)試設(shè)備的各類先進(jìn)功能對(duì)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(duì)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(jì)2028年達(dá)到50.01億美元。
數(shù)據(jù)來源：GIR調(diào)研
泰瑞達(dá)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(gè)新興半導(dǎo)體領(lǐng)域需求激增的帶動(dòng)。其一是數(shù)據(jù)中心以及先進(jìn)計(jì)算的業(yè)務(wù)，從2021年到2030年間的復(fù)合年均增長率達(dá)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(dá)6%。其三是汽車電子，這也是半導(dǎo)體市場里增長最快的細(xì)分領(lǐng)域，從2021年到2030年間的年復(fù)合率達(dá)13%。
數(shù)據(jù)來源：泰瑞達(dá)
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(shí)，也帶來了重重困難。
據(jù)了解，測(cè)試方案的優(yōu)劣直接影響到良率和測(cè)試成本。有資料顯示，芯片缺陷相關(guān)故障對(duì)成本的影響從IC級(jí)別的數(shù)十美元，增長到模塊級(jí)別的數(shù)百美元，乃至應(yīng)用端級(jí)別的數(shù)千美元。此外，目前芯片開發(fā)周期縮短，對(duì)于流片的成功率要求非常高，任何一次失敗，對(duì)企業(yè)而言都是無法承受的。因此，在芯片設(shè)計(jì)及開發(fā)過程中需要進(jìn)行充分的驗(yàn)證和測(cè)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(cè)試技術(shù)平臺(tái)通過更換不同測(cè)試模塊來實(shí)現(xiàn)多種類別的測(cè)試，并提高平臺(tái)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(duì)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(duì)芯片質(zhì)量要求可謂是零失誤。因此，對(duì)于芯片測(cè)試的要求也變得更加苛刻。”于波向《中國電子報(bào)》記者表示。
要獲得更快的產(chǎn)品面世時(shí)間、更高的測(cè)試效率、更低的測(cè)試成本、更高的質(zhì)量，一系列對(duì)于ATE的新要求已經(jīng)接踵而至。“這些要求對(duì)ATE而言是比較矛盾的，很難同時(shí)兼?zhèn)洹４送猓瑥臏y(cè)試機(jī)的開發(fā)角度而言，也會(huì)遇到很多相互制衡的因素，例如，測(cè)試機(jī)的通道數(shù)量是否夠、測(cè)試機(jī)是否能達(dá)到高的測(cè)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(jìn)制程工藝芯片的測(cè)試也為ATE設(shè)備帶來了很大挑戰(zhàn)。
于波表示：“對(duì)于測(cè)試行業(yè)而言，從封裝到先進(jìn)封裝，對(duì)于測(cè)試的方法并沒有太大的變化，只是從測(cè)試策略上可能有一些區(qū)別。但是隨著先進(jìn)制程的發(fā)展，會(huì)給ATE設(shè)備帶來一些挑戰(zhàn)。先進(jìn)制程芯片的硅片尺寸比較大，在測(cè)試時(shí)消耗的功率也比較大，用的資源也比較多，對(duì)測(cè)試機(jī)會(huì)有很大的壓力。首先，這會(huì)導(dǎo)致測(cè)試成本提升。其次，對(duì)測(cè)試機(jī)的各方面技術(shù)的要求也會(huì)提升，需要測(cè)試機(jī)具備更高的性能。最后，測(cè)試方式也需要有變化，需要針對(duì)先進(jìn)制程開發(fā)新的測(cè)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(duì)大量出貨、類型各異的芯片測(cè)試需求，成為了業(yè)界亟待解決的新難題。對(duì)于ATE廠商而言，究竟如何破解？
于波表示，對(duì)于ATE廠商而言，可以從三步來解決。首先，在開發(fā)測(cè)試工具時(shí)，對(duì)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(shí)上，對(duì)于測(cè)試機(jī)供應(yīng)商的廠商來說，無論車載芯片、工業(yè)芯片，其實(shí)測(cè)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(shí)非常高，因此整個(gè)研發(fā)方向也會(huì)往這個(gè)方向去傾斜。對(duì)于測(cè)試行業(yè)而言，也會(huì)向這個(gè)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(duì)應(yīng)的測(cè)試板卡等。”于波說。
其次，通過改善測(cè)試機(jī)的功能，來提升芯片測(cè)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(cè)試方法，也可以提高芯片的良率，從而提升產(chǎn)品的面世時(shí)間。于波認(rèn)為：“通過測(cè)試提升芯片良率主要有兩個(gè)方式：其一，在測(cè)試過程中修復(fù)一些設(shè)計(jì)中的缺陷，來提升邊界良率，降低報(bào)廢成本。其二，提升測(cè)試規(guī)格的精密度，減少‘誤傷’情況，把芯片測(cè)得更準(zhǔn)。”
最后，在測(cè)試過程中，要對(duì)測(cè)試單元進(jìn)行精簡，減少不必要的環(huán)節(jié)，在提升芯片測(cè)試效率的同時(shí)，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(huì)開發(fā)出新的測(cè)試方法論甚至更深一層的合作模式。例如，在先進(jìn)制程芯片的測(cè)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(cè)試效率。此外，如今各個(gè)新興領(lǐng)域的競爭也進(jìn)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(duì)于測(cè)試行業(yè)而言，更是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)，但是也促進(jìn)了我們與上游設(shè)計(jì)廠商等進(jìn)行更深度的合作，提前研制出芯片測(cè)試的方式以及標(biāo)準(zhǔn)，提升芯片的生產(chǎn)速度。”于波表示。
