文|半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫
芯片測試是確保產(chǎn)品良率和成本控制的重要環(huán)節(jié)，主要目的是保證芯片在惡劣環(huán)境下能完全實現(xiàn)設(shè)計規(guī)格書所規(guī)定的功能及性能指標(biāo)，以此判斷芯片性能是否符合標(biāo)準(zhǔn)，是否可以進(jìn)入市場。
隨著產(chǎn)品進(jìn)入高性能CPU、GPU、NPU、DSP和SoC時代，芯片內(nèi)部集成的模塊越來越多，生產(chǎn)制造過程中的失效模式也相應(yīng)增多，芯片測試的重要性凸顯，現(xiàn)有以封裝為主、測試為輔的一體化構(gòu)造已經(jīng)無法滿足測試需求，封測分離趨勢正在逐步加重。
測試重要性凸顯，封測分離已是大勢所趨
芯片的測試主要分為三個階段：芯片設(shè)計中的設(shè)計驗證、晶圓制造中的晶圓測試（CP測試）以及封裝完成后的成品測試（FT測試），其中CP測試和FT測試是半導(dǎo)體后道測試的核心環(huán)節(jié)。
設(shè)計驗證
設(shè)計驗證是采用相應(yīng)的驗證語言、驗證工具及驗證方法，在芯片生產(chǎn)之前驗證芯片設(shè)計是否符合芯片定義的需求規(guī)格，是否已經(jīng)完全釋放了風(fēng)險，發(fā)現(xiàn)并更正了所有的缺陷。
眾所周知流片費用高昂，在芯片生產(chǎn)過程中單單流片就占了總成本的60%。以28nm芯片為例：根據(jù)Gartner的數(shù)據(jù)顯示，28nm制程芯片的平均設(shè)計成本為3000萬美元。在芯片流片之后再發(fā)現(xiàn)設(shè)計故障基本無法更改，所以芯片設(shè)計驗證處在流片環(huán)節(jié)的上游是減小流片損失的最優(yōu)解。
根據(jù)驗證工具的不同可以分為EDA驗證、FPGA原型驗證、Emulator（仿真器）驗證，其中EDA為主流的驗證工具，通過軟件仿真來驗證電路設(shè)計的功能行為驗證波形，可以直觀、快速地找出功能bug。
CP測試和FT測試
CP測試在整個芯片制造過程中位于晶圓制造和封裝之間，通過在檢測頭上裝上以金線制成細(xì)如毛發(fā)的探針（probe），與晶粒上的接點（pad）接觸，測試其電氣特性，不合格的晶粒會被標(biāo)上記號，而后當(dāng)晶圓以晶粒為單位切割成獨立的晶粒時，標(biāo)有記號的不合格晶粒會被淘汰。
FT測試是芯片在封裝完成以后進(jìn)行的最終的功能和性能測試，是產(chǎn)品質(zhì)量控制的最后環(huán)節(jié)。一般來說，CP測試的項目比較多也比較全，F(xiàn)T測試的項目比較少，但都是關(guān)鍵項目，條件嚴(yán)格。
CP測試與FT測試的持續(xù)時間與測試覆蓋率直接相關(guān)，測試時間越長則測試覆蓋率越好。但是收費標(biāo)準(zhǔn)也是根據(jù)按照測試時間而定，測試項越多，測試時間就會越長，費用越高。
芯片制造過程中的測試成本約占設(shè)計費用的5%，以28nm的3000萬美元成本計算，測試花費成本大概150萬美元，這個費用和芯片設(shè)計的總費用相比似乎不算多，但對于一些中小規(guī)模公司來說，芯片的測試成本已經(jīng)接近研發(fā)成本，此時就有一些公司流片完成后直接切割封裝，砍去了CP測試的環(huán)節(jié)，只做少量的封裝測試（FT測試）以減少成本。不過，這樣做的結(jié)果就是一些有故障問題的芯片未能被檢測出來就直接裝機流向客戶。
但仔細(xì)算算，即使CP環(huán)節(jié)直接省去，總成本也降低不到5%，產(chǎn)品退回或者賠償都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于5%的成本。反觀單單流片就占了總成本的60%，倒不如在流片前加強質(zhì)量把控。最后，F(xiàn)T作為產(chǎn)品質(zhì)量的直接把控，如果把有功能缺陷的芯片賣給客戶，損失是極其慘重的，不僅是經(jīng)濟(jì)上的賠償，還有損信譽，對客戶回流意義重大，價值更是不可估量。
可見測試再也不是芯片制造的配角更不是封裝的附屬品，芯片測試非常必要，且一定要專注去做。
芯片測試需克服的難題
芯片測試正在越來越貴
新材料存在諸多不可控性：半導(dǎo)體材料是產(chǎn)業(yè)鏈上游中最重要的一環(huán)，可以對下游每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)造成影響，越來越多的新材料被加入到芯片中，給芯片測試帶來諸多難題。這些材料或軟或脆，或用于制作薄膜或增加電子遷移率，在測試之前需要進(jìn)行更多的特性表征，甚至還有可能在加工過程或測試中被損壞，這些問題都需要花費大量的時間和精力去解決。
高標(biāo)準(zhǔn)的測試需求：近兩年自動駕駛車輛或工業(yè)應(yīng)用在不斷進(jìn)步，測試也需要更加嚴(yán)格。尤其在汽車這樣一個對安全性有著高標(biāo)準(zhǔn)的行業(yè)，供應(yīng)鏈中的任何地方都不允許出現(xiàn)性能欠佳的器件，汽車制造商要求零件能夠保證長達(dá)17年零缺陷，開發(fā)具有此缺陷級別的器件就需要進(jìn)行更廣泛的測試，衍生了更精密測試設(shè)備的需求，測試成本自然水漲船高。
封裝技術(shù)的演進(jìn)：3D封裝技術(shù)的新生，被稱為摩爾定律的延續(xù)。同樣，該封裝中任何芯片的缺陷都難以檢測且代價昂貴，比如單片3D，它需要對經(jīng)過兩個或更多芯片的信號進(jìn)行跟蹤，測試人員無法直接訪問某些層，為解決這些問題必然代價巨大。
設(shè)備自給率低，成本高昂
集成電路測試設(shè)備主要包括測試機、分選機和探針臺。
從全球測試機行業(yè)競爭格局來看，測試機市場被泰瑞達(dá)、愛德萬兩大寡頭壟斷，市場份額占比分別為51%、33%，國內(nèi)企業(yè)華峰測控市場占比為3%。
全球分選機的競爭格局相對分散，前五大分選機廠商分別為科休、Xcerra、愛德萬、鴻勁、長川科技，市占率分別為21%、16%、12%、8%、2%。
目前全球探針臺市場主要由日本廠商東京精密和東京電子主導(dǎo)，兩家公司的全球市占率超 70%。
除了測試設(shè)備以進(jìn)口為主之外，單機價值也高達(dá)30萬美元到100萬美元不等，重資產(chǎn)行業(yè)特征明顯，資本投入巨大。之前有不少公司通過自己投資設(shè)備給產(chǎn)品做測試，但設(shè)備更迭需要和芯片技術(shù)演進(jìn)保持一致，考慮到代價之高，如今除Fabless企業(yè)外，原有IDM、晶圓制造、封裝廠出于成本的考慮多傾向于將測試部分交由第三方測試企業(yè)。隨著第三方測試公司的發(fā)展越來越成熟，測試產(chǎn)品多元化的加速測試方案快速迭代，源源不斷的訂單也已經(jīng)可以保證產(chǎn)能利用率。
測試業(yè)的未來需求
專業(yè)化測試越來越重要
隨著IC制程演進(jìn)和工藝日趨復(fù)雜化，制造過程中的參數(shù)控制和缺陷檢測等要求越來越高。芯片設(shè)計趨向于多樣化和定制化，對應(yīng)的測試方案以及對測試的人才和經(jīng)驗要求都在提升，這種情況下，測試外包更有利于降低中小企業(yè)的負(fù)擔(dān)，提高效率。
專業(yè)測試在成本上也具有一定優(yōu)勢。測試設(shè)備以進(jìn)口為主，資本投入巨大，第三方測試公司專業(yè)化和規(guī)?；瘍?yōu)勢明顯，測試產(chǎn)品多元化加速測試方案迭代，源源不斷的訂單可以保證產(chǎn)能利用率。
需要加大政策扶持
近年來國家一步步加大對于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)政策的扶持力度，多項重磅文件相繼出臺，各項政策優(yōu)待主要表現(xiàn)在芯片制造的各個環(huán)節(jié)以及半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)的相關(guān)規(guī)劃與推動。最近兩年600億美元的年銷售額成為整個半導(dǎo)體設(shè)備業(yè)的新常態(tài)，可全球每年單單是測試設(shè)備投資便超過了70億美金，占比約12%，因此測試行業(yè)需要更強力的政策驅(qū)動。
封、測分離已成大趨勢，呼吁投資者重視
一直以來，芯片測試行業(yè)都被看成是封裝業(yè)務(wù)的補充。而縱觀國內(nèi)芯片行業(yè)的整體情況，傳統(tǒng)封測企業(yè)很難有足夠的資金和精力去應(yīng)對行業(yè)的更替，芯片測試作為替補隊員也已經(jīng)逐漸呈現(xiàn)出高端化的趨勢。
專業(yè)的芯片測試公司能夠根據(jù)客戶需求調(diào)整方案，客戶也可以根據(jù)測試反饋，及時調(diào)整芯片設(shè)計思路，與封測一體的公司不同，專業(yè)的測試公司甚至可以定制化地推出測試服務(wù)，滿足客戶對于芯片功能、性能和品質(zhì)等多方面的嚴(yán)苛要求。
芯片產(chǎn)業(yè)已經(jīng)走入芯片融合時代，在工藝和應(yīng)用的復(fù)雜度不斷提升之下，將封裝和測試兩個工序分開，分別交由不同的專業(yè)團(tuán)隊來獨立完成是行業(yè)發(fā)展的趨勢，芯片制造過程中對測試業(yè)的依賴程度也只會越來越高?？梢灶A(yù)見的是，芯片算力在不斷增加，測試業(yè)的發(fā)展也沒有頂峰，投資者不應(yīng)該扎堆擠在芯片設(shè)計賽道當(dāng)中，后端測試同等重要且缺乏關(guān)注。