突破复杂芯片的测试挑战

作为自动测试设备(ATE)领域的领导者，泰瑞达始终致力于将更专业、更前沿的芯片测试技术推向市场，为中国客户提供优质的测试解决方案。    

近几年半导体行业市场变化非常迅猛。泰瑞达资深产品专家于波先生，从泰瑞达作为一家ATE供应商的角度如何看待行业的动向入手，阐述泰瑞达作为一家头部ATE供应商如何面对测试行业的挑战。

泰瑞达资深产品专家于波。

“我们一直在跟我们下游的代工厂以及市场调研第三方机构在进行数据的互通。可以看到未来几年半导体行业发展的动向还是比较看好，但是其年复合增长率的速度相对来说可能会比前几年略有放缓，从2021年推测到2030年，整个CAGR的速度较前几年高速增长放缓，大概在6%至7%。”

按照于波的分析，2021年到2023年受到三个细分领域的推动。第一是数据中心以及先进计算业务，是国家产业基金的推动方向；第二是无线通讯。随着5G和下一代通信基站建设不断铺开，其整个年复合增长率可以达到接近6%；第三，半导体市场里增长最快的细分行业是车载半导体以及汽车半导体，年复合增长率从2021年至2030年在13%左右。

汽车电子首当其冲

于波借由汽车电子这一细分领域作为展开的焦点，解析新兴领域测试市场的增长点和测试挑战。

“这也是我们结合最近一两年车载市场增长的速率做出的推断。泰瑞达作为一家整个行业里头部的ATE供应商，我们预测在未来的大概5至10年内，汽车电子市场还会持续推动整个半导体工艺不断地带来一些新的挑战。”于波强调到。

细分汽车半导体以及车载半导体的增长驱动力，包括四个部分：首先，最大的部分是无人驾驶，其也是推动车载市场增长最快的部分，包括大量车载的运算、感知等；第二部分是车身里的智能座舱以及互联，包括中控台、控制系统、智能座舱、灯光系统，以及与车身内部通讯的以太网，以及V2X系统；第三部分是随着最近从内燃机汽车往纯电动汽车方向发展，导致整个车身电气化，即“三电”系统，如电池管理系统BMS、车身的转向助力、直流交流充电桩、牵引力控制、车身驱动马达的逆变器控制等；最后一部分是公用/商用/共享出行，如一些租赁车辆的定位、网关、紧急呼叫、远程计费、ETC等，也是快速增长的部分。

这四个部分相互连带，通过汽车半导体带领其他行业一起往前走，一起往上提量。

“汽车半导体的飞速发展，我们就不得不提到由于半导体的发展而带来的一些挑战，特别是测试行业的挑战。最近这两年的一个行业的趋势是越来越多的半导体公司，无论是设计公司还是IDM，慢慢从消费类市场逐渐移动到工业控制类以及车载类市场。汽车半导体的加速增长，大家都看好这块‘饼’，也就意味着会有更多的竞争者进入这个市场，竞争会更加猛烈，逐渐从蓝海变成红海。对于所有的设计公司，产品需要更快的面世周期，更快地获得tier1、tier2厂商的认证。”于波表示。

汽车电子测试挑战。

芯片测试的复杂度

芯片测试是一个复杂的流程，于波以一张三轴图进行了阐述。

“这三个维度对于不同种类的产品可能考虑角度不一样。对于电源管理、移动通信，更多是面对消费者，所以它的测试质量和覆盖率相对来说可能没有那么高。而对于车载类产品，例如车载域/控制器、自动驾驶、智能座舱等，对测试机资源复杂度要求就比较高，同时对质量也有高要求。”于波分析到，“但是这里面有一个非常矛盾的点：作为一家测试机供应商，所有芯片的测试需求也是多种多样的，从我们测试机开发的角度也会遇到很多制衡的因素，包括测试机有没有这么多的通道、有没有这么高的密度，我的产品开发是否可以很快，测试机的卡槽数量是不是可以做到比较多来满足前面这些需求？自动化的设备，包括分选机器、探针台，是否有这么大的产出？以及一些安全功能认证，比如车载认证ACQ100、ISO26262等等。这些是作为测试机供应商以及测试机合作伙伴方面需要考虑的一些制衡，二者很难得到一个平衡点。所以我们要做更多的测试插入，要做更多的SCAN、更多的Trim，以及更多的测试单元，这是它带来的挑战。”

芯片测试的复杂性。

无论是车载芯片还是其它类别的芯片，半导体业的一个不可逆转的趋势是芯片复杂度持续提高，对芯片测试提出了更高的要求。

“首先，测试的成本会越来越高，比重会越来越高，从原来大概不到10%会一路往上走。采用更高并测数、更多测试资源测试机，可以更降低整个的成本。第二，对测试机的要求越来越大，因为芯片测试向量、测试的资源要求越来越多，可能也需要你的测试机、测试设备具备这样的能力。最后一点是测试行业的自身发展，目前也看到有越来越多新的测试方法被应用到全新的芯片中，包括我们看到的行业趋势，像一些新的标准制定1149.1、serial scan，还包括更大电流、更高电压。这些新的测试方法论也会不断地增加到测试行业里，成为新的测试标准。”于波表示。

泰瑞达的解决方案

泰瑞达在芯片测试行业里长期耕耘60多年，两位创始人在1962年发明了世界第一台ATE。

从全球来看，泰瑞达已经给超过1万名工程师进行了培训，目前全球既有的泰瑞达测试系统已经超过了3万台。在中国，泰瑞达也一直在不断研发新的产品，做新的应用开发，有非常成熟的团队。

那么，泰瑞达有哪些产品和平台，以及对应测试哪些类的产品？

“泰瑞达的产品组合目前以三大类为主。UltraFLEX和UltraFLEXplus平台主要是针对偏高端类的产品，可测试诸如符合车载、工规、复杂的SoC片上系统类的产品，包括微控制器、智能座舱、自动辅助驾驶、高性能计算，以及射频类的收发、毫米波雷达等；同时，泰瑞达针对两个细分产品市场也有两个平台：J750是针对成本比较敏感，但是测试需求仍然很强的产品，比如工规、车载MCU产品。泰瑞达还有针对模拟器件的测试机，Eagle测试平台，针对车载的功率器件、电池管理系统、模块以及工规信号链的测试解决方案。”于波介绍到。

泰瑞达产品平台总览。    

针对未来泰瑞达的产品规划，按照于波的介绍，泰瑞达产品的开发一直遵循两个导向：首先，帮助客户降低工程开发成本，尽快投入市场；第二个是不断提高产品的质量与良率。“我们希望改善测试机，改善测试平台，帮助客户能够获得更多的良率。这是我们的愿景。同时，也希望我们的客户在购买了我们的测试机之后，他的存量价值也能够持续升值，提升固定资产价值。我们也在不断精简测试单元，希望用更少的测试单元帮助我们的直接客户，如测试厂、代工厂等，获得更高的时效、更高的利润，同时也会帮助我们的间接客户，如设计公司，降低测试成本。”于波解释到。

泰瑞达在2019年推出的UltraFLEXplus，奠定了行业的全新标准，在3年时间内全球装机已超过700台，广泛应用在4G/5G手机AP，数据中心高性能计算芯片(GPU、AI)，以及车载芯片(ADAS、CPU、MCU)等领域。

按照于波的介绍，UltraFLEXplus机型内部有不同卡槽的机型，最小的Q6适用于很多工程开发的需求，Q24内部可以插24张卡板，可以帮助客户完成更高并测数的生产。“对比我们以往的平台，UltraFLEXplus有三个全新的升级，包括了全新一代高性能高密度的测试板卡，提升50%以上产出的高效测试架构，以及降低20%多工程成本、开发周期。”

UltraFLEXplus的三项升级。

同时，该机型采用了完全兼容的IG-XL软件环境。借助泰瑞达已经在行业里奠定的装机量基础和广泛的用户群体，该新一代的产品采用的完全兼容的软件环境，也会降低既有的工程开发成本。

于波表示，UltraFLEXplus平台目前已经是行业领先以及非常成熟的一款测试解决方案。其在全球先进制程的测试市场，主要是3纳米、5纳米以及7纳米，泰瑞达在这三个市场约有75%的市占率。另外，在全球3.8亿部的旗舰智能手机中，有2.8亿由泰瑞达的测试机完成整个处理器的测试。在先进的AP处理器量产测试方案里创造了行业的多个第一，截止到2022年初，是行业有且仅有的两款3纳米测试产品的首发试量产平台。

在中国，已经有多个客户和泰瑞达合作，将先进制程产品测试解决方案导入量产，同时也是整个行业里车载ADAS保障的测试平台。   

除了测试平台，泰瑞达也一直在和先进客户合作，开发众多一站式全覆盖的芯片测试解决方案，包括配件，如下图。

一站式全覆盖芯片测试方案。

“针对国家力推的碳达峰、碳减排的举措，泰瑞达目前也在和国内头部的几家Fab合作开发车规的高压大电流32并测分立器件解决方案；针对车规的电池管理系统，我们有16工位的行业最高并测数解决方案；另外，针对车规三电系统的主控，像逆变器、碳化硅模块、IGBT模块、MOSFET模块，泰瑞达也已经交付了很多交直流的量产解决方案。”于波表示。