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CP測試和WAT測試的區(qū)別

老虎說芯|Tiger Chip|

2024-10-23 16:26:10 1009

在集電路的制造和測試過程中，CP測試（Chip Probing）和WAT測試（Wafer Acceptance Test）是兩個(gè)非常重要的測試環(huán)節(jié)。盡管它們都在晶圓（Wafer）階段進(jìn)行，但二者的目的、測試對象、測試內(nèi)容和作用是有顯著不同的。

一、整體概述：CP測試和WAT測試

我們可以把集成電路的制造過程比作一輛汽車的生產(chǎn)。汽車的制造涉及多個(gè)零部件的裝配和整車的檢測，而每個(gè)零部件的品質(zhì)至關(guān)重要。同樣的，集成電路的制造包括晶圓的加工、芯片的封裝和成品的檢驗(yàn)。

WAT測試相當(dāng)于檢測汽車各個(gè)重要零件的品質(zhì)，確保零部件在進(jìn)入總裝之前沒有問題。它專注于檢測晶圓上的特定測試圖形（Test Key），這些圖形不在最終的芯片中，但能夠反映整個(gè)制造過程中的工藝情況。

CP測試更像是對汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行的總成測試，確保所有的核心部件在出廠前已經(jīng)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。它直接在晶圓上對每個(gè)芯片進(jìn)行電氣測試，挑出有問題的芯片并做修補(bǔ)，以提高成品的良率。

二、測試對象的區(qū)別

WAT測試的對象：WAT測試的對象并不是整個(gè)晶圓的所有芯片，而是晶圓上特定設(shè)計(jì)的測試圖形。這些測試圖形被稱為“測試鍵”或“Test Key”，位于晶圓上的劃片道（Scribe Line）中。它們不占用實(shí)際產(chǎn)品芯片的空間，但能反映出晶圓各個(gè)區(qū)域的制造工藝是否穩(wěn)定和達(dá)標(biāo)。

CP測試的對象：CP測試的對象是整個(gè)晶圓上每一個(gè)獨(dú)立的芯片（Die）。它在封裝前，對每個(gè)芯片的功能和基本電性參數(shù)進(jìn)行測試，挑出有缺陷的芯片并記錄下來。這類似于對每一個(gè)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行單獨(dú)的運(yùn)轉(zhuǎn)測試，確保在裝入車身之前一切正常。

三、測試目的的不同

WAT測試的目的是通過對特定測試圖形的電學(xué)參數(shù)測試，檢測制造過程的工藝情況，評估制造過程是否穩(wěn)定。WAT測試類似于汽車制造中的質(zhì)量監(jiān)控，確保在生產(chǎn)過程中每一個(gè)零件都是合格的。通過對這些“零件”的電學(xué)參數(shù)的監(jiān)控，工藝工程師能夠及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)工藝，防止批量性缺陷的發(fā)生。

CP測試的目的則是對晶圓上每一個(gè)芯片進(jìn)行篩選，找出不合格的芯片并進(jìn)行修補(bǔ)或標(biāo)記。它的主要作用是減少后續(xù)封裝的成本，避免將有問題的芯片送入封裝階段。它更像是最終把控發(fā)動(dòng)機(jī)品質(zhì)的環(huán)節(jié)，確保每一個(gè)進(jìn)入下一步裝配的芯片都能夠達(dá)到基本的功能要求。

四、測試內(nèi)容的不同

WAT測試的內(nèi)容：WAT測試主要包括對一些基礎(chǔ)電學(xué)參數(shù)的測量，如閾值電壓（Vt）、電阻、電容、漏電流等。測試圖形的設(shè)計(jì)反映了工藝的各個(gè)方面，例如MOSFET的特性、導(dǎo)通電阻、寄生二極管等。這些參數(shù)能夠反映出工藝過程中的問題，是工藝質(zhì)量控制的重要依據(jù)。

CP測試的內(nèi)容：CP測試的內(nèi)容更加*，除了對某些基礎(chǔ)電學(xué)參數(shù)的測量，還包括芯片的功能測試。根據(jù)不同芯片的設(shè)計(jì)，CP測試可能包括邏輯功能測試、存儲(chǔ)器讀寫測試、功率器件的大電流測試（有限制）等。CP測試主要使用探針卡（Probe Card）對晶圓上的芯片逐個(gè)進(jìn)行測試，找到有問題的芯片。

五、測試設(shè)備的不同

WAT測試設(shè)備：WAT測試通常使用的是特定的參數(shù)測試儀，它們能夠精確地測量測試圖形的電學(xué)特性。這些設(shè)備的精度要求很高，但測試電壓和功率一般較低。

CP測試設(shè)備：CP測試使用探針臺(tái)（Prober）和探針卡（Probe Card），通過探針與芯片的接觸，對芯片進(jìn)行電性測試。探針卡的設(shè)計(jì)和制作難度較高，因?yàn)樗枰_地接觸到每個(gè)芯片的測試點(diǎn)，同時(shí)要避免并行測試中的干擾問題。

六、測試時(shí)間點(diǎn)和作用的不同

WAT測試在晶圓完成所有的制造工序后進(jìn)行，是對制造工藝的一次“終點(diǎn)檢驗(yàn)”。如果WAT測試不合格，這片晶圓就不能進(jìn)入下一步的CP測試和封裝環(huán)節(jié)。因此，WAT測試對于整個(gè)制造工藝的質(zhì)量把控起著至關(guān)重要的作用。

CP測試則是在WAT測試之后進(jìn)行的。它直接面向每個(gè)芯片，剔除掉有缺陷的芯片，同時(shí)記錄下合格的芯片進(jìn)行后續(xù)封裝。CP測試在整個(gè)制程中可以看作是一種半成品檢測，目的是監(jiān)控前道工藝的良率，避免封裝過多的壞芯片，降低后道的成本。

七、比喻總結(jié)：WAT是整體工藝的“健康體檢”，CP是個(gè)體功能的“*檢查”

我們可以將整個(gè)測試過程比作人體的體檢和康復(fù)：

WAT測試類似于工廠在生產(chǎn)前對每一批原材料進(jìn)行“健康體檢”，目的是確保每一批次的原材料（晶圓）都是健康且符合標(biāo)準(zhǔn)的。如果原材料有問題，工廠將無法進(jìn)行后續(xù)的加工。

CP測試則像是對每一個(gè)獨(dú)立的“產(chǎn)品”進(jìn)行*的“檢查和修復(fù)”，目的是挑出有問題的個(gè)體，并及時(shí)修補(bǔ)或剔除。這樣可以避免在后續(xù)的封裝階段因個(gè)體問題導(dǎo)致批量的返工或損失。

八、總結(jié)和思考

總的來說，WAT測試和CP測試盡管都是在晶圓階段進(jìn)行，但它們在測試對象、測試目的、測試內(nèi)容、測試設(shè)備和測試時(shí)機(jī)上都有明顯的區(qū)別。WAT測試專注于工藝的穩(wěn)定性和一致性，目的是從宏觀上確保每片晶圓的整體工藝質(zhì)量。CP測試則專注于每個(gè)獨(dú)立芯片的功能和電性表現(xiàn)，目的是從微觀上剔除不合格的芯片，并修復(fù)可以修復(fù)的缺陷。

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