如何应对供应链难题?芯片测试解决方案来了!

半导体行业观察 · 半导体行业观察·2021-10-06 12:54

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当下让芯片设计公司最头疼的 问题是 什么? 产能,尤其是成熟制程的产能。



根据Counterpoint数据,截至2021年初,成熟制程(>40nm)产能前三强台积电(28%),联电(13%),中芯国际(11%),从大陆范围来看,中芯国际提供了1/3的晶圆产能。产能紧张的原因众说纷纭,归纳起来主要有以下几点:

(1) 新冠疫情爆发

疫情一方面改变了我们传统的工作和生活方式,远程办公和室内娱乐对电子产品的需求急剧上升。另一方面,疫情造成国外一些工厂停摆,进一步加剧产能紧张。

(2) 初创芯片设计公司暴增

近年来,在国家政策的大力扶植下,国内新创芯片设计公司如雨后春笋崛起。芯片设计公司的数目由2017年的1380家增加到2020年的2218家,今明两年很有可能突破3000家大关。半导体行业人才紧缺、薪资水涨船高,同时产能也变得紧张、价格飞涨。

(3) 大陆地区增产扩产受阻

受地缘政治因素影响,中国大陆晶圆产能的扩张在设备和人才两方面都受到一定程度的遏制。

(4) 成熟制程扩展的观望情绪

一些国际大厂对成熟产能的扩展持有保留意见。由于晶圆厂建设周期长、投资大,如果盲目地大规模扩展成熟制程的产能,一旦“供过于求”,可能连投资都无法收回,更谈不上利润。

(5) 供应链安全考量

在芯片紧张的情况下,运营管理者会通过over-booking、囤货等方式来保障供应链的交付安全。“牛鞭效应”造成产能的需求被异常的放大。



我国芯片公司的处境如同在沙漠里寻找水源,在找到新的水源之前我们必须要珍惜瓶子里的每一滴水。在短时间内无法解决“产能紧缺”问题的情况下,珍惜手里的每一片晶圆,每一颗芯片,成为我们必然的选择。


而在产能有限的情况下,良率决定了我们最终交付的芯片数量。按照100kk/年的出货量来计算,1%的良率提升,带来1kk/年的新增芯片量。由于芯片的设计NRE和制造成本都已经支付,这1kk芯片带来的收入中绝大部分都是净利润!

在整个芯片的制造过程中,良率在各个阶段受到不同因素的影响,包括设计、制造工艺、材料、封装、测试等诸多因素。其中由于测试在芯片制造成本的占比较小,它带来的良率损失通常是最容易被忽略的。那么如果通过“芯片测试”来提升良率呢?有两个路径供大家思考:


  • 路径1:精心设计测试方案、严肃对待测试量产,借助于优秀的测试工程能力,在不牺牲产品品质的情况下,通过减少overkill, 直接提升测试良率。

  • 路径2:充分利用芯片特性测试结果、对量产测试大数据进行发掘和分析,反馈于芯片设计前后端、晶圆制程、芯片封装等关键环节,间接推动产品良率的改善。


在路径1中,可以从ATE测试机台的性能、稳定性,ATE/prober/handler的setup, 测试治具的设计/可靠性,test limit, test coverage 以及测试程序优化等多方面进行优化,从而在不牺牲产品质量的情况下提升良率。


在路径2中,晶圆端和成品端的工程验证、量产、系统级测试、可靠性测试等多方面的数据,都是提升芯片设计、晶圆制造、芯片封装的有力工具。


还有一种来自终端客户的反馈 “RMA”, 这是非常昂贵的数据!以手机市场为例,在过去约15年里,最终在群雄逐鹿中胜出的国内手机大厂对芯片质量的要求一直在提升。“山寨手机”已然是明日黄花。对单品的质量要求,从几年前的1000DPPM, 提升到500DPPM, 再进一步要求到200DPPM。与之对比,某国际大厂对消费类的单品芯片的质量要求常年在50DPPM,以卓越品质赋能产品价值,远远领先于同行。从产品层面、公司层面、国际视野三个维度来看,追求卓越品质,都是公司长远发展、在驶向“星辰大海”航途中胜出的核心竞争力。


借助于“芯片测试”,通过提升产品良率,我们得到更“多”的芯片;通过提升品质,我们得到更“好”的芯片。这两个目标的达成,需要有优秀的“测试能力”。

仔细说来,优秀的“测试能力”应该具备以下四个特点:


  • 优秀的测试方案开发能力 。包括对测试软硬件开发、项目管理和交付、测试工程和产品工程等几方面有着丰富经验的工程团队。

  • 性能达标、稳定性强、性价比高的ATE测试设备 。最好的测试方案一定需要性能最好、最昂贵的ATE测试设备?事实并非如此,实践经验告诉我们,最合适的才是最好的。

  • 软硬件设施齐备、符合标准的厂房,优秀的工厂管理团队和深入人心的质量理念 。传统的测试工厂应该如何升级来满足客户对交付周期、交付质量的需求?怎么向客户提供更及时、更可靠、工程能力更强的支持和服务?

  • 做好DFT/DFM (可靠性/可制造性) 。非洲谚语“The best time to plant a tree is 20 years ago. The second-best time is now.”  同样,“最好的测试是DFT可测性设计”。避免在测试开发阶段的“填坑”问题,从而节省工程资源、节约测试成本、提升产品质量。


摩尔精英作为国内一站式供应链平台服务型企业,在测试领域通过强大的工程团队、自营+第三方丰富产能的测试厂、自主可控ATE设备服务众多芯片设计公司。



摩尔精英测试服务的优势


  • 强大的工程团队:国内外拥有50+人专业AE工程团队,多位工程师在芯片测试行业从业超过30年,更好的服务客户;

  • 高质量自营工厂 + 第三方测试产能:超百台产能解决短缺问题,高品质管理提升供应链质量;

  • 高性价比、自主可控的ATE设备:性能优质,品质稳定,摩尔精英自主可控保障供应链安全;

  • 中国本土化团队主导下一代ATE研发,国际技术团队协作支持,突破技术封锁。



摩尔精英自主ATE测试设备


  • 定位 高性价比通用芯片自动测试量产设备

  • 优势

(1)技术成熟:美国国际领先半导体公司20年研发迭代成果;

(2)性能可靠:经过上百亿颗芯片的大规模量产验证;

(3)通用性强:数字+模拟+混合信号+射频测试资源可满足多数产品量产测试需求。

  • 效益

(1)显著改善测试质量;

(2)不断优化测试成本;

(3)测试产能自主可控。


总结


如上所述,一方面,芯片测试讲究在“良率、质量、成本”寻求平衡,是一种平衡的艺术;另一方面,芯片测试也是产品质量的保障,是半导体产业链的“质量卫士”。目前,内资测试设备性能、测试工厂质量等和国际行业领先者依然差距较大,工程师和管理者任重道远。但是在中国半导体行业迅速发展的大趋势下,中国芯片测试行业如日方升、前景广阔。 摩尔精英测试服务也正是在“良率、质量、成本”之间寻求更好的平衡,为我国芯片产品质量保驾护航。


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今天是《半导体行业观察》为您分享的第2819内容,欢迎关注。

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