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테스트 통과: 칩 뒤의 칩. ENGINEERING.COM

중요한 ATE 산업은 더 많은 도전에 직면한 적이 없지만 Elevate Semiconductor와 같은 회사는 앞서 나가고 있습니다.

Engineering.com 2023년 4월 9일. 지금은 반도체 산업에 흥미로운 시기입니다. 팬데믹으로 인한 칩 부족, 지정학적 긴장, 모든 부문에 걸친 컴퓨팅 수요의 폭발적인 증가로 인해 업계는 긴장하고 있습니다.

이러한 배경에서 테스트라는 또 다른 흥미로운 문제를 잊은 것에 대해 용서받을 수 있습니다. 집적 회로(IC)가 더욱 복잡해짐에 따라 테스트 요구 사항도 복잡해졌습니다. 세계 최고의 자동화 테스트 장비(ATE) 집적 회로 공급업체 중 하나인 Elevate Semiconductor의 설립자이자 최고 기술 책임자인 Patrick Sullivan보다 더 잘 아는 사람은 없습니다.

“하수도 시스템과 약간 비슷합니다. 당신은 그것에 대해 생각하고 싶지 않습니다. 당신은 그것에 많은 돈을 투자하는 것을 좋아하지 않습니다. 하지만 고장 나면 바로 알아차립니다.”라고 Sullivan은 설명합니다. Manufacturing the Future의 최신 에피소드에서 그는 전체 반도체 산업의 핵심 인에이블러인 IC 테스트의 문제에 대해 길게 말했습니다. 병목 현상을 피하려면 테스트가 시대에 발맞춰야 합니다.

여보, 나는 트랜지스터를 축소

전자제품의 역사는 소형화의 역사입니다. 구근 모양의 진공관으로 서까래까지 채워진 최초의 방 크기의 컴퓨터부터 키보드 키 하나 아래에 400억 개의 트랜지스터를 탑재한 최신 노트북에 이르기까지 지난 수십 년 동안 전자 장치의 기하급수적 축소를 목격했습니다. 모든 규모의 사다리 아래에는 설계, 제조 및 테스트에서 새로운 과제가 수반되었습니다.

트랜지스터 기술의 최신 기술은 7nm, 5nm 이하의 나노미터 단위로 측정됩니다. 이들은 문자 그대로의 게이트 크기보다 더 편리한 레이블이지만 "정말, 정말 작음" 및 "정말, 정말, 정말 작음"보다 충분히 가깝고 더 유용한 설명자입니다.

Sullivan은 “7nm 및 5nm 기술을 효율적으로 테스트하려면 해결해야 할 까다로운 문제가 많이 있습니다.

까다로운 문제 중 하나는 더 작은 형상의 더 높은 핀 밀도를 처리하기 위해 새로운 테스트 IC를 개발해야 한다는 것입니다. 또 다른 문제는 허용 오차가 매우 엄격하여 장치 전원 공급 장치가 매우 정확해야 한다는 것입니다. 전압이 조금이라도 올라가면 테스트 중인 장치가 손상되어 Sullivan이 "워킹 부상자"라고 부르는 현장에서 조기 사망할 수 있습니다. 전원 공급 장치는 사용 가능한 모든 전력이 테스트 대상 장치로 전달되도록 매우 효율적이어야 합니다.

Sullivan은 “우리는 매우 낮은 전압, 매우 높은 정확도의 장치 전원 공급 장치를 갖추도록 고객들로부터 압박을 받고 있습니다.

스펙트럼의 다른 측면에서 장치 전원 공급 장치의 전압 범위에 대해 Sullivan은 Elevate Semiconductor의 휘트니 칩, 듀얼 채널 전원 관리 장치(PMU) 및 디지털-아날로그 변환기(DAC) 솔루션은 -60~60볼트의 전압용으로 설계되었습니다.

“Whitney는 일반적으로 약 15볼트인 기존 ATE보다 훨씬 높은 전압입니다. 그리고 우리는 실제로 이 아키텍처를 사용하여 점점 더 높은 전압을 공급하여 수요를 충족시킬 것입니다.”라고 Sullivan은 말합니다.

Elevate Semiconductor의 Whitney PMU/DPS 이중 채널 ATE IC. (출처: 엘리베이트 반도체.)

칩이 점점 더 복잡해지고 있습니다.

칩이 축소됨에 따라 자연히 더 복잡해지고 더 많은 논리 게이트와 컴퓨팅 용량이 채워집니다. 그러나 칩은 다른 방식으로 더욱 복잡해지고 있습니다. 우선 칩이 점점 통합되고 있습니다. 최근의 예는 곧 출시될 iPhone에 Wi-Fi, Bluetooth 및 셀룰러 기능을 제공하기 위해 단일 칩을 개발하고 있는 것으로 알려진 Apple에서 나옵니다(현재 모델은 이러한 기능을 두 공급업체의 두 개의 개별 칩에 분할). 칩이 제공하는 기능이 많을수록 설계 및 테스트가 더 복잡해집니다.

오늘날 많은 칩은 기계 학습 가속화를 위한 칩이나 규제가 엄격한 의료 기기에 사용되는 칩과 같이 고도로 전문화되어 있습니다. 칩 레이아웃은 또한 5G 및 6G와 같은 새로운 기술의 요구 사항에 적응하고 있습니다. 질화갈륨(GaN) 및 탄화규소(SiC)와 같은 새로운 반도체 재료의 증가에 더해 IC의 다양성과 복잡성이 그 어느 때보다 높아졌다는 것은 분명합니다.

Sullivan은 “현실은 이 믿을 수 없을 정도로 복잡한 칩을 사용한 테스트 시간이 지붕을 통과하고 있다는 것입니다.”라고 설명합니다. 그는 말한다 고가의 반도체 ATE IC가 미래의 요구 사항에 대비할 수 있도록 업계의 변화하는 요구 사항을 미리 파악해야 합니다. 이는 IC 테스트 장비가 IC 자체보다 뒤처지지 않도록 하기 위해 어렵지만 필요한 작업입니다.

IC 테스트 비용은 ATE 회사가 염두에 두어야 할 또 다른 요소입니다. Sullivan은 테스트 요구 사항이 더욱 복잡해짐에 따라 비용을 통제하는 것이 업계 전반의 과제임을 인정합니다.

"예전에는 테스트 비용이 칩 비용의 약 30%였습니다."라고 Sullivan은 말합니다. “모든 사람들이 무너질 것이라고 생각했고—그러기 시작했습니다—그런 다음 이러한 새로운 기술과 함께 슬금슬금 다시 살아나기 시작했습니다. 이것이 큰 문제입니다.”

IC 테스트는 IC 설계와 밀접한 관련이 있으며 양측의 엔지니어는 칩이 제 시간에 합격 등급을 받아 시장에 출시될 수 있도록 신중하게 계획해야 합니다. 쉽지는 않지만 미래 지향적인 ATE 회사와 함께라면 조금 더 쉬울 수 있습니다.

ATE 산업의 과제와 회사가 좋아하는 방법에 대한 자세한 내용은 고가의 반도체 최신 에피소드에서 Engineering.com의 Jim Anderton과 대화하는 Patrick Sullivan을 시청하십시오. 미래 제조.

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