一. 半导体制造
半导体制造包含数百道工序,可分为前道(晶圆制造)、后道(封装测试)两大阶段:
(1)前道工艺是在晶圆上构建晶体管与电路结构,主要步骤:晶圆准备→薄膜沉积→光刻→刻蚀→离子注入→抛光→晶圆终检。
(2)后道工艺是将合格晶圆转化为可用成品芯片,主要步骤:晶圆CP测试→晶圆减薄与切割→芯片贴装→引线键合→塑封→成品FT测试。
二. 晶圆CP测试
晶圆CP测试是晶圆制造完成后、封装前的关键环节,核心目的是测试每个裸片(Die)的电性能,提前筛除不合格芯片。
2.1 测试目的
(1)筛除不良品:在封装前提前筛除不良品,避免将有缺陷的芯片送入封装环节,降低封装成本、提升成品良率。
(2)前道工艺评估:通过测试数据反馈前道工艺偏差(如光刻偏移、离子注入不均),优化工艺参数。
(3)芯片分级:按测试参数对裸片进行分级,匹配不同定位产品(如CPU旗舰版/标准版/节能版),最大化商用价值。
2.2 核心设备
(1)探针台:负责晶圆的承载固定、精准对位与自动化流程执行。
(2)探针卡:连接测试机与晶圆裸片,其探针与焊垫接触,传输电信号。
(3)ATE测试机:生成测试信号(如电压、电流),并接收芯片反馈,判断其性能是否合格。
2.3 工作流程
(1)装载与校准:将晶圆放置在探针台上,真空吸附固定并校准位置,确保探针精准对准裸片焊盘。
(2)扎针与接触:探针台驱动晶圆抬升,让焊盘与探针卡针尖形成物理接触,建立电气连接。
(3)测试与标记:测试机通过探针卡向裸片发送测试信号,并接收芯片反馈,记录测试结果、标记不良裸片。
三. 探针卡概览
探针卡通过微米级探针阵列实现测试机与晶圆裸片的电气连通,直接决定CP测试的精度、效率、良率。
完整电气回路:ATE测试机→探针卡基板→探针阵列→晶圆裸片→探针阵列→探针卡基板→ATE测试机。
3.1 组成结构
(1)基板载体:多层PCB板或陶瓷基板,负责内部布线、信号传输,上端对接ATE测试机,下端固定探针阵列。
(2)探针阵列:由微米级金属探针(铼钨、铍铜)组成,按芯片焊盘的位置、间距精准排布;可集成数万根探针,同时对数十颗芯片并行测试。
3.2 主要特点
(1)定制化:不同芯片的制程、焊盘尺寸、引脚数量、测试需求完全不同,探针卡必须专属设计,无通用型产品。
(2)纳米级精度要求:先进制程芯片的焊盘间距在50μm以内,针尖位置精度要求±2μm以内,对工艺要求极高。
(3)耗材属性:针尖有固定使用寿命,达到扎针次数上限后,针尖磨损、接触电阻超标,需要更换或返修。
3.3 供应格局
(1)海外头部:FormFactor(美)、Technoprobe(意)、JEM(日)、MJC(日)。
(2)国内头部:强一股份(MEMS探针卡全球第六、国内第一)、和林微纳(MEMS探针卡国内第二)、精智达(专注存储芯片探针卡)。
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