通过测试：芯片背后的芯片。工程网
至关重要的 ATE 行业从未面临过如此多的挑战，但像 Elevate Semiconductor 这样的公司正在不断前进。
Engineering.com 2023 年 4 月 9 日。 对于半导体行业来说，这是一个有趣的时刻。大流行引发的芯片短缺、地缘政治紧张局势以及各行业计算需求的爆炸式增长使该行业保持警惕。
在这种背景下，您可能会忘记另一个有趣的问题：测试。随着集成电路 (IC) 变得越来越复杂，其测试要求也越来越复杂。没有人比 Elevate Semiconductor 的创始人兼首席技术官 Patrick Sullivan 更了解这一点，Elevate Semiconductor 是全球最重要的自动测试设备 (ATE) 集成电路供应商之一。
“这有点像你的下水道系统。你不喜欢去想它。你不喜欢投入很多钱。但当它损坏时，你会立即注意到，”沙利文在 制造未来的最新一集，他详细谈到了 IC 测试的挑战，IC 测试是整个半导体行业的关键推动者。为了避免成为瓶颈，测试需要与时俱进。
亲爱的，我缩小了晶体管
电子学的历史就是一部小型化的历史。从最早的房间大小的计算机，到椽子上布满了球状真空管，到最新的笔记本电脑，键盘的一个按键下装有 400 亿个晶体管，过去几十年见证了我们的电子设备呈指数级缩小。每一个数量级的下降都伴随着设计、制造和测试方面的新挑战。
目前最先进的晶体管技术以纳米为单位：7 纳米、5 纳米甚至更小。这些是比字面门尺寸更方便的标签，但它们足够接近并且比“真的，真的很小”和“真的，真的，真的很小”更有用的描述符。
“要有效测试 7 纳米和 5 纳米技术，还有很多棘手的问题需要解决，”沙利文说。
一个棘手的问题是需要开发新的测试 IC 来处理较小几何形状的较高引脚密度。另一个问题是它们的容差非常严格，这意味着设备电源必须非常准确。如果电压升高一点点，就可能损坏被测设备，造成沙利文所说的“行走伤员”，导致在现场过早死亡。电源还必须高效，以确保所有可用电源都提供给被测设备。
“我们确实受到客户的推动，以确保我们拥有非常低的电压、非常高精度的设备电源，”Sullivan 说。
另一方面，对于设备电源的电压范围，Sullivan 指出 Elevate Semiconductor 的 惠特尼芯片，双通道电源管理单元 (PMU) 和数模转换器 (DAC) 解决方案，专为 -60 至 60 伏电压而设计。
“Whitney 的电压明显高于传统 ATE，通常约为 15 伏。我们实际上将使用该架构来推动越来越高的电压，以尝试满足需求，”沙利文说。
Elevate Semiconductor 的 Whitney PMU/DPS 双通道 ATE IC。 （来源：Elevate 半导体。）
芯片变得越来越复杂
随着芯片尺寸的缩小，它们自然会变得更加复杂，并配备更多的逻辑门和计算能力。但芯片在其他方面正变得更加复杂。一方面，芯片的集成度越来越高。最近的一个例子来自苹果公司，据报道，该公司正在开发一款芯片，为其即将推出的 iPhone 提供 Wi-Fi、蓝牙和蜂窝功能（当前型号将这些功能分散在两个供应商的两个独立芯片中）。芯片提供的功能越多，设计和测试就越复杂。
如今许多芯片也高度专业化，例如用于机器学习加速的芯片或用于高度监管的医疗设备的芯片。芯片布局也在适应5G和6G等新兴技术的要求。再加上氮化镓 (GaN) 和碳化硅 (SiC) 等新型半导体材料的不断增加，很明显，IC 的种类和复杂性从未如此之高。
“现实情况是，这些极其复杂的芯片的测试时间正在飞速增长，”沙利文解释道。他说 埃莱半导体 必须着眼于行业不断变化的需求，以确保其 ATE IC 能够满足未来的需求——这是一项艰巨但必要的任务，以确保 IC 测试设备永远不会落后于 IC 本身。
IC 测试的成本是 ATE 公司必须牢记的另一个因素。沙利文承认，随着测试要求变得更加复杂，控制成本是整个行业面临的挑战。
“测试成本过去约占芯片成本的 30%，”Sullivan 说。 “每个人都认为它会下降——而且它开始下降——然后随着这些新技术的出现，它开始缓慢回升，这就是大问题。”
IC 测试与 IC 设计齐头并进，双方工程师都必须仔细计划，以确保芯片及时获得合格成绩，从而进入市场。这并不容易，但有具有前瞻性的 ATE 公司在您身边，事情会变得容易一些。
有关 ATE 行业的挑战以及公司如何喜欢的更多信息 埃莱半导体 正在努力解决这些问题，请观看帕特里克·沙利文 (Patrick Sullivan) 与 Engineering.com 的吉姆·安德顿 (Jim Anderton) 在最新一集中的对话 制造未来。
