根據IC Insights半導體行業報告,預計2022年全球半導體總銷售額將再增長11%,達到6806億美元的新紀錄。半導體產業的持續繁榮帶動上游的半導體自動測試設備(ATE)市場快速增長,業界預計2028年將達到72億美元。作為半導體產業的關鍵一環,ATE貫穿著半導體設計、制造和封裝全環節,對產品良率的監控及產品質量的判斷至關重要。

依據半導體測試系統應用劃分,ATE應用的主要細分領域為存儲器、SoC、模擬、數字、分立器件和RF測試等。而ATE通常都需要完成芯片的功能測試、直流參數測試以及交流功能測試等工作,其原理是通過對芯片施加輸入信號,采集被檢測芯片的輸出信號與預期值進行比較,判斷芯片在不同工作條件下功能和性能的有效性,保證在相應的芯片制造中,產品符合客戶設計、制造要求以及市場需求。

           操作員將負載板安裝到測試儀上,以測試數字SoC

三大類設備構建半導體自動化測試的主流產品矩陣
通常我們能看到的ATE設備涵蓋了先進的集成式引腳電子器件(PE,也稱為引腳驅動器)、器件電源(DPS)和參數測量單元(PMU)等產品。其中,PE用于產生激勵待測物的信號,以此獲取待測物的反饋,所以PE芯片被要求具備更高的精度,一般工作頻率高為10MHz到數GHz級別。

                                        覆蓋半導體制造產業鏈的ATE系統
針對PE設備應用,業界廣泛應用的方案是采用亞德諾半導體公司(ADI)引腳電子驅動器ADATE318和ADATE320,其數據速率可從600MHz到1.6GHz。其中,ADATE318比較適合模擬測設計、低速存儲器、混合信號測試等,ADATE320的數據速率則會更高一些,更適合高速芯片的測試。針對更高速芯片的測量需求,ADATE334是一款完整的雙通道自動測試設備解決方案,用于執行驅動器、比較器和有源負載(DCL)、四象限單引腳參數測量單元(PPMU)的引腳電子功能。集成片內校準寄存器的專用16位DAC可提供器件工作所需的所有直流電平。

未來PE芯片會朝著兩個方向繼續發展,即更高速率,已有規劃8GHz、10GHz的產品研發,以及六通道、八通道的更多通道密度集成產品。為滿足每個測試機更多測試通道,集成度也是對方案要求的關鍵,例如集成引腳電子以單封裝提供關鍵的測試應用解決方案,包括數字驅動和比較功能、有源負載和每引腳參數測量單元,這些單元通過電平設置DAC進行控制。

                                   ATE數字測量的信號鏈基本框圖