SLT允许测试内容向右移动

作者:戴夫·阿姆斯特朗，达维特·贝里，克雷格·斯奈德

不断增加的设备复杂性和对更高质量水平的持续驱动正在促进对测试策略的重新考虑。为了有效地进行测试，测试工程师必须选择如何优化部署测试内容，从晶圆探测到系统级测试(SLT)。2019年3月TestConX演讲¹概述了通常如何分配测试内容——例如，最终测试执行结构和功能测试、参数测量和性能分箱;针对早年失败的老化筛选;SLT寻找由硬件和软件交互导致的任务模式故障。然而，为了平衡成本，最好是将传统上在最终封装测试中执行的测试步骤转移到上游的晶圆测试或下游的SLT。在Advantest，我们称上游转移为“左移”，下游转移为“右移”(图1)。

图1:从晶圆探测到SLT的测试流程提供了向右或向左移动测试内容的机会，以优化测试效率和零件质量。

左移总览

一年1 - 2月刊文章²在Chip Scale Review中描述了左移过程，特别适用于异构已知良好模具(KGD)的集成。对于KGD测试，将测试内容从最终测试向左转移到晶圆测试或单晶片测试阶段是有利的，在那里您可以快速执行全功率主动热控制(ATC)测试。对于KGD来说，尽早进行更多测试的左移策略减少了由于多模具装配中一个坏零件而报废的好模具数量，最终导致更低的成本和更高的利润。

SLT概述

或者，其他应用程序可以从右移策略中受益，其中一些测试步骤从最终测试和老化转移到SLT，特别是当SLT在制造测试中越来越普遍时。

SLT在制造测试环境中模拟被测设备的真实操作条件，如2020年9月GO SEMI & BEYOND所述文章^3.．在SLT中，被测设备与其任务模式软件交互，并与包括电源管理ic (pmic)、dram和包括USB或PCIe gen 4在内的高速接口在内的外围设备通信。SLT最初主要专注于早期的内存和存储市场，现在已经扩展到包括用于计算、移动和汽车市场的高端处理器和芯片(soc)系统的测试。

除了扩展到更多的市场，SLT越来越多地应用于100%的制造零件，而不仅仅是样品。100% SLT为许多测试功能从最终测试转向增强SLT阶段打开了大门。这种转变还可能导致测试的总体成本降低。

高速接口测试

将测试内容从最终测试转向增强SLT的一个机会涉及连接性和高速I/O测试，但高速I/O测试带来了关键挑战。在任务模式下，设备可能会被焊接到靠近其外围电路的印刷电路板上，或插入计算机主板上的OEM插座。这在SLT的制造测试环境中都是不可能的。

在SLT中，连接和信号退化问题(而不是有缺陷的设备)会导致重大的首次通过率问题，由于重新测试而严重影响吞吐量。

所需要的是用于SLT的高性能、高耐久性测试插座，在被测芯片与其外围电路之间提供优化、调谐的互连。为此，Advantest于2020年1月收购了半导体最终测试和SLT测试插座(图2)和热控制单元的供应商Essai。Essai拥有设计和制造具有更小间距和更高电气和热性能的插座的专业知识，以满足连续几代芯片的最终测试和SLT需求。这些套接字允许在SLT上对高速接口进行高速测试，从而实现全速系统级测试。

图2:适合SLT的测试插座提供机械耐久性，同时支持从被测设备到其外围组件的优化信号路径。

此外，与典型的ATE最终测试插入相比，嵌套的SLT主板为被测设备提供了更原生的环境配置，并且更好地代表了真实环境，其中必须考虑与从设备通过插座和加载板并最终到仪器的路径相关的传播延迟。

热测试

几乎所有的Advantest SLT客户都在测试流程中的某个时间点在不同的温度下测试设备行为，而且这些测试中的大多数(如果不是全部的话)都可以直接转移到SLT环境中。

汽车行业的一个例子是冷启动要求，以确保汽车电子设备能够在阿拉斯加的冬天早晨启动。

SLT也可以在高温下锻炼设备。许多设备都有温度传感器，这些传感器可能会在特定温度下触发处理器与PMIC通信，以启动低功耗工作模式，直到温度恢复正常。

跨温度范围的测试本身就存在挑战。例如，当您将设备置于不同的温度下时，您也会将互连置于不同的温度下，导致由于膨胀和收缩而导致潜在的故障。一种解决方案是使设备达到一定温度，同时使SLT环境的其余部分尽可能保持中性温度。此外，通过异质集成，一面大至100毫米的基板可以容纳多个模具，每个模具都有自己的热响应和挑战。这种封装可能需要通过热中间层与上层接触，以保持同一封装内不同区域的温度设定值。

老化

最后，老化是汽车和高性能计算设备的常见测试插入。SLT测试时间从不到一分钟延长到几十分钟，老化时间从几十分钟延长到几个小时。考虑到老化和SLT测试插入需要一些公共的热应力基础设施，在一个公共测试单元中自动组合SLT和老化是可能的。随着一些客户探索在老化期间进行高速I/O测试，老化可以提供另一个机会来正确地转换测试内容。

结论

最终，除了在测试任务模式下模仿设备的作用外，SLT是一个正确转换测试内容的机会。它不是一个完全取代其他测试步骤的机会。总有必要进行最终测试，至少进行短/开测试，以发现装配缺陷，并执行多模通信检查和/或参数测量。另一方面，SLT测试通常包括高速内存的创造性互连解决方案，这需要一个在ATE系统上不可能的测试环境。

对于公司来说，100%的设备都采用SLT是一个很大的进步，但是一旦他们这样做了，他们就会发现他们可以通过减少测试冗余来简化最终测试，同时继续确保并潜在地提高质量水平。Advantest服务于整个半导体制造测试领域，从晶圆探头到SLT，并可以与客户合作，为其特定应用确定测试资源的最佳部署。

参考文献

1. Berry, Davette等，“跨最终测试、Burn In和系统级测试的测试覆盖的整体方法”，TestConX, Mesa, AZ, 2019年3月3-6日。
   https://www.testconx.org/premium/wp-content/uploads/2019/TestConX20193ap2_5612.pdf
2. Armstrong, Dave，“异构集成提示测试内容‘左移’”，《芯片规模评论》，2021年1月- 2月，第7页。
   https://chipscalereview.com/wp-content/uploads/2021/01/ChipScale_Jan-Feb_2021-digital.pdf
3. 比萨，法比奥，“系统级测试方法占据中心舞台”，GO SEMI & BEYOND, 2020年9月27日。
   http://www.gosemiandbeyond.com/system-level-test-methodologies-take-center-stage/

Davette Berry是Advantest公司的业务发展总监。

克雷格·斯奈德(Craig Snyder)是Advantest公司的业务发展经理。