你不知道的那些芯片测试和测试黑幕

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封装和测试是什么

这一期我们主要聊测试，很多人觉得为什么相同的芯片卖不同的价格，同样是主频4G，为什么一个可以卖的贵，一个卖的便宜，一个性能好，一个性能差？所以在看任何参数的时候，那个数字真的只是做参考的。所以我们这一期先聊芯片测试是怎么测试的。再聊一下芯片测试的黑幕。

如果说中国的半导体事业哪方面比较强，那一定是封装和测试了。虽然说不是全球最强大的，但是相比fabless和foundry，封测工厂已经很好了。我们先看一下2017年全球封测厂的排名情况。

前十名分别是日月光（ASE，台湾地区），安靠（Amkor，美国），长电科技（江苏），矽品（SPIL，台湾地区），力成（PTI，台湾地区），天水华天（甘肃），通富微电（江苏），京元电子（KYEC，台湾），联合科技（UTEC，新加坡），南茂科技（台湾）。中国大陆地区的长电科技和天水华天进入前十，而且长电科技全球市占率将近12%。这个已经很不错了。

封测其实是两个动作，包括封装和测试。我们还是拿出铸刀的那个例子。当我们已经铸完刀之后，是不是应该拿个树枝来测试一下这把刀到底锋不锋利，如果可以砍断树枝，就说明这个刀是锋利的，这就是测试的意思。测试完了之后是不是还要装上刀柄，做一个刀鞘之类的，这就是封装的意思。

foundry并不是把晶圆给fabless，而是给封测厂。封测厂拿到这一片晶圆后，先进行晶圆级测试，也就是说不对晶圆做任何处理，直接把这一片晶圆送到测试设备中进行测试（当然测试什么，怎么测试，都是fabless决定的）。然后记录这一片晶圆中哪些芯片是好的，哪些芯片是坏的。然后再把晶圆切割成很多单个芯片，将那些刚才测试没有问题的芯片单独拿出来，在他外面包装一个黑盒子。就变成了这个样子。然后再把这些黑盒子寄给最终客户。

OK，我相信宏观上你已经了解封装与测试，下面的内容是这一期的重点内容，着重聊一下芯片晶圆测试，封装测试与系统测试方法。

现在我们假设这片wafer已经制作完成了，而且已经寄给测试厂，测试厂在拿到wafer之后，要进行测试了，具体要测什么？怎么测？在什么温度下测试？这些都需要fabless提前研究好，直接给测试厂的。测试厂需要做的就是把wafer放到机器里面，将写好的测试程序输入到机器。然后进行测试，记录哪些芯片是好的，哪些是差的就可以了。

但是你以为拿到通过测试的芯片就真的是好芯片吗？你太天真了，我们先了解一下测试的流程，再说一些测试的黑幕。

芯片的测试流程根据不同的测试阶段，可以分为三类：晶圆测试，封装测试和系统级测试。

晶圆测试（CP）

晶圆测试也叫CP（Chip Probe,各家叫法可能会有点不同）,就是直接将一整片晶圆放到机台里面进行测试。类似于下图的样子。

被测试的晶圆放在支架上（实际上不是叫支架啦，好理解就可以），上面固定probe card（俗称针卡），在测试的时候，所有的测试程序都是通过probe card传输到晶圆上。测试完一个芯片，支架会移动（probe card是固定不动的）继续测试另外的芯片。

这里再聊一下关于probe card，它是长这个样子的，第一张图是一个整体样子，第二张图是一个将中间部分放大的图（当然这两个图是来源于不同的probe card哈，都是在网上找的图片）。

整个probe card上有很多电路和铜线，你可以简单的理解为测试机台将需要测试的电压加到probe card的引脚上，然后再通过里面的电路稳定，转换，最后传输到第二张图里面中间银色的针上。再通过这些非常非常细的针扎到芯片的引脚上（注意，这个时候芯片还没有封装，所以没有引脚，只有pad，可以说是这些探针扎到pad上）。所以就这样，机台将所需要的测试电压加到芯片上进行测试。

晶圆测试一般会测试很多遍，比如常温测试一遍基本功能（俗称CP1或者sort1），高温烘烤之后再测试一遍（俗称CP2），再在客户想要的条件下测试一遍（CP3）。当然，这些顺序在各家都不太一样，但是过程都差不多。有些小的fabless由于出不起测试的费用，所以会省去CP2，CP3.只测CP1.当然也有一些特别小的fabless，为了省钱，就不测CP。拿到wafer直接切割成每颗芯片，进行封装，然后测试。

封装测试（final test）

在晶圆测试后，将好的芯片在晶圆上标记出来（又叫blue tape），然后切割成一个一个单独的芯片，将这些一个一个的芯片封装成黑盒子，也就是这个样子。

然后我们将一堆黑盒子芯片，分别装进socket中，然后再将socket装进一个board中，哎呀，这又涉及到一些新概念，我就再多说一些吧。

首先我们要知道，在FT测试中是不需要probe card的。那该怎么测试呢？在封装完之后得到上面图形的黑盒子芯片。可以看到，上面有很多银色的金属引脚，这个时候用CP端的probe card肯定是不行了，最好的办法就是找一个插座，将这些带引脚的芯片插在插座上，然后给插座供电就可以测试了啊，这个插座就叫做socket，所以直接在socket上加电压，电流就可以了。

到这里还有一个问题，就是这样一个一个测试太慢了，最好是把这些socket都放在一起。然后测试效率就大大升高。所以我们把这些socket都放在一个板子上，这个板子就叫做board。那socket和board是什么关系呢？看下图。

在测试的时候，将board放到测试机台上，测试机台将需要的电压电流加到board上的接口，然后再通过board上的电路，将这些电压电流加到socket上，socket再把电压电流加到芯片上。这就是FT测试的大概流程。

如果还不理解，你就看一下你们家的电源插排，那跟主电源线就是测试机台，那个插排就是board，插排上每一个插孔就是socket，你把电器插到插孔上，电器就是芯片。

嗯，我相信你已经懂了~至于有哪些封装方式，我们下一期聊

最后将测试结果标记出来，然后将好的芯片寄给fabless。

系统级测试

测试厂将已经封装好，而且将通过测试的芯片寄给fabless，fabless拿到芯片后，会将这些芯片安装的系统板上，类似于这样。

然后在系统板上测试你相应的功能，看看这个芯片能不能符合你所需要的参数。这就是系统级测试。系统级测试大部分都是抽样测试。其实如果到了这一步，还发现有坏的芯片，后果已经很严重了，因为你不知道还有多少产品还有有问题，完全不能评估有多大的影响。

测试的一些黑幕

测试结果好的芯片并不一定是好芯片

这句话可能会比较难理解，我给你举个例子吧，就拿高通的骁龙845来说。现在有一个测试参数的范围是1到10，比如这个芯片的测试结果如果在这个范围内，我们认为这个芯片是好的。如果是在这个范围之外，我们认为是坏的。你可能认为没问题，好，现在出来一个芯片这个参数结果是12，你以为fabless会直接把它扔掉？（测试厂听fabless的，fabless说扔掉就扔掉）。怎么可能，这些资本家怎么会放着钱不赚，直接扔掉。他们会这样，把这个参数在1到10范围内的芯片出货给A手机厂商。把10到15这个范围的芯片出货给B手机厂商，价格会低一些。把15到20这个范围内的芯片出货给C手机厂商，价格更低一些，依次类推~只要这些芯片能用（请注意我的用词，是能用），总会有手机厂商出来买的。但是在宣传的时候，A，B，C三个手机厂商都会宣传自己的手机使用了高通的骁龙845.明白了吧？这种手法用的最多的就是功耗这项测试参数，所以大家在听广告的时候也不要太信他们。

减少测试项

大家知道测试厂在测试的时候是怎么收钱的吗？是按照测试时间来收费的，也就是说，测试项越多，测试时间就会越长，测试厂对fabless的收费也就越多。所以有的fabless为了减少成本，就大量删减测试项，甚至减少CP测试这一项，拿到wafer，直接切割封装，然后测少量的封装测试。这样就会遇到一个问题，有一些本来是不好的芯片，因为测试项少，所以没有把它逮出来。这样就把坏的芯片直接寄给最终用户。最终用户在使用手机的时候，用着用着发现手机不能用了，一查，发现就是这个芯片的问题。唉，这种故事每天都在发生。

不完整芯片的测试

在foundry给fabless生产芯片时，生产一片晶圆，晶圆上有很多颗芯片的方式来生产，不了解的同学先看一下这一篇文章（hhhhhh）。但是在一片晶圆的最靠边缘的地方，由于生产工艺问题，会产生不完整的芯片，如下图。这些芯片是foundry不承认的芯片，也就是说，这些芯片的质量问题是不保证的，而且foundry也不认为这些芯片可以卖给最终用户。但是在一些fabless测试的时候，为了降低成本，也会将这些芯片进行测试，然后将测试通过的芯片卖给客户。毕竟一片晶圆的价格已经是固定的了，能多卖一颗就多赚一颗的钱。但是如果这些芯片出现问题，倒霉的只有最终客户。

骗国家的大基金

这个主要是发生在测试厂，因为我们国家的测试厂是最多的，也是半导体这块最发达的。所以国家的大基金也有很多投入到这个产业上面。于是就有测试厂拿了国家的大基金买测试机台。但是买的测试机台完全用不上，比如50个测试机台，平时只用3台就够了，另外47台放着看，唉~真是浪费资源。所以我个人认为，最好的发展半导体产业，不是国家给多少钱（因为我相信，只要是个公司就喊自己缺钱，毕竟不要白不要），不是有多少政府优惠（有很多就是为了政府优惠，所以才注册到这个地方，但是工厂完全不在，对当地就业，发展完全不起作用），也不是创办了多少产业园（看看各地有多少荒芜的产业园吧），而是这个地方愿不愿意挣慢钱，半导体这个东西真不是挣快钱的东西，不要急功近利（我相信你们已经知道我什么意思了）

嗯~这一期就到这里，主要聊了关于测试的一些内容，下一期我们聊一下关于封装的内容~