高速先生成員--王輝東

芯片作為（wéi）國之重器，不僅是現代科（kē）技發（fā）展的核心（xīn）引擎，更是國家戰略安全和經濟自主的重要基石。

在芯片（piàn）產業的（de）精密鏈條中，ATE（自動測試設備）的 PCB 板是隱藏的 “神經中樞”，它承載著芯片測試的核心使命，其性能直（zhí）接決定著芯片的命運。當一枚指甲蓋大小的芯片離（lí）開產線，正是 ATE 的 PCB 板通過（guò） 5 萬根探針組成的 “鋼鐵森林”，在 5 毫秒內完成 32 項關鍵檢測，瞬間判定芯片的 “生死”。2023 年全球因測（cè）試板接觸不良導致的誤判造成超 22 億美元損失，這一數據深刻揭示了 ATE 的 PCB 板（bǎn）在芯（xīn）片產（chǎn）業（yè）中的關鍵地（dì）位 —— 它不僅是（shì）芯片質量的 “終極審（shěn）判官”，更是保障產業經濟效益的重要屏障。​

隨著 5G、AI 芯片測試頻率突破（pò） 112Gbps，ATE 的 PCB 板麵臨著前所未有的技術挑戰，其加工過程堪稱 “在毫厘之間雕（diāo）琢極致（zhì）”，每一步都彰顯著工匠精神的嚴謹與執著。​

精度是 ATE 的 PCB 板加工的第一道 “生死線（xiàn）”。測試 3 納米（mǐ）芯片時，探針間（jiān）距需（xū）壓縮至 0.4mm，相當於（yú）在頭發絲截（jié）麵上雕（diāo）刻立體路網。而 10 萬次測試循環後，探針位置偏移需（xū）控製在 1 微米內，比新冠病毒直徑還小（xiǎo）。這要求 PCB 板（bǎn）的線路布局誤差必須控製在納米級別，任何一絲（sī）一毫（háo）的（de）偏差都可能導致（zhì）測試失敗。加工過程中，工程師們如同精密的鍾表匠，每一個鑽孔、每一次蝕刻都傾注著極致的專注，通（tōng）過反複校準設備參數、優化加工流程，確保每一個（gè）細節都符合嚴苛的標準。

接下來讓我們一起走進色多多网站（bó）珠海的PCB工廠，看一看ATE測試板的（de）有哪些難點，一（yī）博科技的（de）工（gōng）程師們怎麽在方寸之（zhī）間，繪出（chū）傳奇。

 

名詞解釋

ATE，全稱Automated Test Equipment，是晶圓和（hé）芯片封裝之後，進行功能和性能（néng）自動化測（cè）試（shì）的設備。ATE設備可以進行芯片的參（cān）數測試、功（gōng）能測（cè）試、性能測試、故障檢測、可靠性測試等，在半導體的製造過程（chéng）中扮演著至關重要（yào）的角色。

 

 

ATE主要測試目的是什（shí）麽

功能測試
測試芯片的（de）參數、指（zhǐ）標、功能，就（jiù）像十月懷胎，生下的寶貝是騾子是馬，拉出（chū）來溜溜。

性能測試
由於芯片在生產（chǎn）製造過程中，有無數可能（néng）的引入缺陷的步驟，即使（shǐ）是同一（yī）批（pī）晶圓（yuán）和封裝（zhuāng）成品，芯片也各有好壞，所以需要進行篩選. 所（suǒ）以需要進行篩選，就像是雞（jī）蛋⾥挑石頭，把“石頭”芯片丟掉。

可靠性測試（shì）
芯（xīn）片通過了功（gōng）能與性能測試，得到了好的芯（xīn）片，風霜雨雪，高溫或潮（cháo）濕濕，靜電等對芯片的影響。芯片能用（yòng）⼀個月、一（yī）年還是十年等等，這些都要通過可靠性（xìng）測試進行評估。

 

 

下圖為（wéi）芯片的（de）生產過程及需要測試的具體項目。做⼀款芯片最基本的環節是設計->流片->封裝->測試，測試是芯片生（shēng）產中最重要的一環。

常用的（de）測試方式：

板級測試、晶圓CP測試、封裝後成品FT測（cè）試、係統級（jí）SLT測（cè）試、可靠（kào）性測（cè）試（shì）

 

 

不同的測試方法需（xū）要不同的測試板

板級測試（EVB開發（fā）板）

主（zhǔ）要應用於功（gōng）能測試，使用PCB板（bǎn）+芯片搭建⼀個“模擬”的芯（xīn）片⼯作環境，把芯片的接⼝都引出，檢（jiǎn）測芯⽚的功能，或（huò）者在各種嚴苛環境下看芯片能否正常（cháng）⼯作。

需要應用的設備主要是：儀器儀表，需要製作的主要是EVB評估板（bǎn）。

 

探針卡（Probe Card）：探針卡用於測（cè）試未切割和未封裝的半導體器件，通過對晶圓上的（de）每個芯片進行電氣測試（shì），篩（shāi）選出參數在要求範圍（wéi）內的器件進行封裝。常應用於功能測試與性能測試（shì）中，了解芯片（piàn）功能（néng）是否正常，以及篩掉（diào）芯（xīn）片晶圓中的故障芯片。自動測（cè）試設備【ATE】+探針（zhēn）台【Prober】+儀器（qì）儀表，需要製作的硬（yìng）件是（shì）探針卡【Probe Card】。

負載板（Load Board）：在Final Test測試設（shè）備上麵需要用到負載板，負載板用於在器件封裝後對器件進行功能或性能測試，篩選出封裝後（hòu）的不（bú）良器件。對（duì）於（yú）有高速接口的IC來講，對應的負（fù）載板通常會（huì）有嚴格（gé）的阻（zǔ）抗要求。⾃動測試設備【ATE】+機械臂【Handler】+儀器儀表，需要（yào）製作的硬件是（shì）測試板【Loadboard】+測試插座【Socket】等。

老化測試板（Burn-in Board，簡稱BIB）：老化板（BIB）用於封（fēng）裝後芯片的老化測試，如熱（rè）循環或加（jiā）速開關循環（huán），以暴露器件的早期失效故障。老化板的（de）PCB材料必須能夠承受長時（shí）間和反複的高溫環境暴露（lù），具有（yǒu）極高的可靠性。 

轉接板（interposer）: Interposer是將Probe PCB 的訊號布線透（tòu）過Interposer(載板)中介層的轉換讓Probe Head的探（tàn）針可接收到訊號，且也（yě）可（kě）將訊號順利傳送至測試機台進行判讀（dú）.

係統級測試（SLT）

是模擬芯片在真實的使用環境中運行，常應用於功能測試（shì）、性能測試和可（kě）靠性測試中，常常（cháng）作為成品FT測試的補充而存在（zài），顧名思義就是在⼀個係統環境下進行測試，就是把芯片放到它正常⼯作的環境中運行功能來檢測其好壞，缺點是隻能覆蓋⼀部分的（de）功能，覆蓋率較低所以⼀般是FT的補（bǔ）充⼿段。

需要應用的設備主要（yào）是：機械臂【Handler】，需要製作的硬件是係統（tǒng）板【System Board】+測試插座【Socket】。

 

 

 

 

從上圖（tú）可以看出，prober card和interposer為CP端（duān）測試，也（yě）就是晶圓端的測試。CP【Chip Probing】顧（gù）名思義就（jiù）是用（yòng）探針【Probe】來紮Wafer上的芯片，把各類信號輸⼊進芯片，把芯⽚輸出響（xiǎng）應抓（zhuā）取並進行（háng）比（bǐ）較和計算，挑選出最優的芯片。

Load board 和BIB板為芯片封裝（zhuāng）後FT端的測試。封裝後成品FT測試，常應⽤與功能測試、性能測試和可靠性測試中，檢查芯⽚功能是否（fǒu）正常，以（yǐ）及封裝過程中是否有缺陷產⽣，並且幫助在可靠性測試中用來檢測經（jīng）過“⽕雪雷電”之後的芯（xīn）片是不是還能⼯作。

探針卡在CP測試（shì）中用（yòng）於連接測試機（jī）和Die上的Pad，通常作為（wéi）Loadboard的（de）物（wù）理接口，在某些情況（kuàng）下ProbeCard通過插座或（huò）者（zhě）其它接口電路附加 到Loadboard上。應用：晶元切割前，透過pc可以測試晶圓品質，避免不良產品產生封裝成本。晶圓檢測是指在晶圓（yuán）出（chū）廠後進行封（fēng）裝前，通過（guò）探針台和測試係統配合（hé）使用，對晶（jīng）圓上的芯片進行功能和性能的測試。成品測試是指芯片完成（chéng）封裝後（hòu），通過分選（xuǎn）機和測試係統（tǒng）配合使用，對芯片進（jìn）行功能和電參數性能測試，保證出廠的每顆芯片的功能和性能指標能夠達到設計規範要求。