芯片测试CP vs FT

概述：

CP是把坏的Die挑出来，可以减少封装和测试的成本。可以更直接的知道Wafer 的良率。

FT是把坏的chip挑出来，检验封装的良率。

现在对于一般的wafer工艺，很多公司多把CP给省了，目的是减少成本。

CP对整片Wafer的每个Die来测试，FT则对封装好的Chip来测试。

CP Pass 才会去封装。然后FT，确保封装后也Pass。

WAT是Wafer Acceptance Test，对专门的测试图形（test key）的测试，通过电参数来监控各步工艺是否正常和稳定。芯片

CP是wafer level的chip probing，是整个wafer工艺，包括backgrinding和backmetal（if need），对一些基本器件参数的测试，如vt（阈值电压），Rdson（导通电阻），BVdss（源漏击穿电压），Igss（栅源漏电流），Idss（漏源漏电流）等，一般测试机台的电压和功率不会很高；

FT是packaged chip level的Final Test，主要是对于这个（CP passed）IC或Device芯片应用方面的测试，有些甚至是待机测试。

Pass FP还不够，还需要做process qual 和product qual。

CP 测试对Memory来说还有一个非常重要的作用，那就是通过MRA计算出chip level 的Repair address，通过Laser Repair将CP测试中的Repairable die 修补回来，这样保证了yield和reliability两方面的提升。

CP是对wafer进行测试，检查fab厂制造的工艺水平。

FT是对package进行测试，检查封装厂制造的工艺水平。

对于测试项来说，有些测试项在CP时会进行测试，在FT时就不用再次进行测试了，节省了FT测试时间；

但是有些测试项必须在FT时才进行测试（不同的设计公司会有不同的要求）。

一般来说，CP测试的项目比较多，比较全；FT测的项目比较少，但都是关键项目，条件严格。但也有很多公司只做FT不做CP（如果FT和封装yield高的话，CP就失去意义了）。

在测试方面，CP比较难的是探针卡的制作，并行测试的干扰问题。FT相对来说简单一点。memory测试的CP会更难，因为要做redundancy analysis，写程序很麻烦。

CP在整个制程中算是半成品测试，目的有2个，1个是监控前道工艺良率，另一个是降低后道成本（避免封装过多的坏芯片），其能够测试的项比FT要少些。最简单的一个例子，碰到大电流测试项CP肯定是不测的（探针容许的电流有限），这项只能在封装后的FT测。不过许多项CP测试后FT的时候就可以免掉不测了（可以提高效率），所以有时会觉得FT的测试项比CP少很多。

应该说WAT的测试项和CP/FT是不同的。CP不是制造（FAB）测的！

CP的项目是从属于FT的（也就是说CP测的只会比FT少），项目完全一样的；不同的是卡的SPEC而已；因为封装都会导致参数漂移，所以CP测试SPEC收的要比FT更紧以确保最终成品FT良率。还有相当多的DH把wafer做成几个系列通用的die，在CP是通过trimming来定向确定做成其系列中的某一款，这是解决相似电路节省光刻版的最佳方案；所以除非你公司的wafer封装成device是唯一的，且WAT良率在99%左右，才会盲封的。

据我所知盲封的DH很少很少，风险实在太大，不容易受控。

WAT：wafer level 的管芯或结构测试。

CP：wafer level 的电路测试含功能。

FT：device level 的电路测试含功能。

CP=chip probing。

FT=Final Test。

CP 一般是在测试晶圆，封装之前看，封装后都要FT的。不过bump wafer是在装上锡球，probing后就没有FT。

FT是在封装之后，也叫“终测”。意思是说测试完这道就直接卖去做application。

CP用prober，probe card。FT是handler，socket。

CP比较常见的是room temperature=25度，FT可能一般就是75或90度。

CP没有QA buy-off（质量认证、验收），FT有。

CP两方面：

1. 1. 监控工艺，所以呢，觉得probe实际属于FAB范畴。

2. 2. 控制成本。Financial fate。我们知道FT封装和测试成本是芯片成本中比较大的一部分，所以把次品在probe中reject掉或者修复，最有利于控制成本。

FT:

终测通常是测试项最多的测试了，有些客户还要求3温测试，成本也最大。

至于测试项呢，

1. 1. 如果测试时间很长，CP和FT又都可以测，像trim项，加在probe能显著降低时间成本，当然也要看客户要求。

2. 2. 关于大电流测试呢，FT多些，但是我在probe也测过十几安培的功率mosfet，一个PAD上十多个needle。

3. 3.有些PAD会封装到device内部，在FT是看不到的，所以有些测试项只能在CP直接测，像功率管的GATE端漏电流测试Igss

CP测试主要是挑坏die，修补die，然后保证die在基本的spec内，function well。

FT测试主要是package完成后，保证die在严格的spec内能够function。

CP的难点在于，如何在最短的时间内挑出坏die，修补die。

FT的难点在于，如何在最短的时间内，保证出厂的Unit能够完成全部的Function。

一

芯片测试

芯片测试分两个阶段，一个是CP（Chip Probing）测试，也就是晶圆（Wafer）测试。另外一个是FT（Final Test）测试，也就是把芯片封装好再进行的测试。

CP测试的目的就是在封装前就把坏的芯片筛选出来，以节省封装的成本。同时可以更直接的知道Wafer 的良率。CP测试可检查fab厂制造的工艺水平。现在对于一般的wafer成熟工艺，很多公司多把CP给省了，以减少CP测试成本。具体做不做CP测试，就是封装成本和CP测试成本综合考量的结果。

一片晶圆越靠近边缘，die（一个小方格，也就是一个未封装的芯片）出问题的概率越大。

随着芯片规模的越来越大，测试也更为复杂。ATE（Automatic Test Equipment）也就应运而生。目前ATE公司最大的是Teradyne和爱德万，NI目前也在做这一块，并且很多小公司都在用NI的仪器。国内的公司知名的有长川科技。

ATE作为集成了众多高精密的Instruments的设备，价格自然不菲。一台泰瑞达的高端Ultra Flex可以买上海的几套房！

二

芯片测试流程

在测试之前，当然要有ATE设备，CP测试需要Probe Card, FT测试需要Load board, Socckt等。来一张全家福吧。最下边左一是Load Board(又叫DUT Board), 左二是Probe Card.

然后由芯片设计公司来提供Design Spec和Test Spec(datasheet)来制定Test Plan,开发测试程序，建立测试项。

Test Plan示意图：

一般测试通常包含以下测试项：

DC parameters Test

主要包含以下测试，Continuity测试(又称open/short test)主要是检查芯片的引脚以及和机台的连接是否完好。其余的测试都是检查DC电气参数是否在一定的范围内。

Continuity Test

Leakage Test (IIL/IIH)

Power Supply Current Test (IDDQ)

Other Current/Voltage Test (IOZL/IOZH, IOS, VOL/IOL, VOH/IOH)

LDO，DCDC 电源测试。

以下这张图就是open/short test原理示意图，DUT（Device Under Test）的引脚都挂有上下两个保护二极管，根据二极管单向导通以及截至电压的特性，对其拉/灌电流，然后测试电压，看起是否在设定的limit范围内。

整个过程是由ATE里的instruments PE(Pin Electronics)完成的。

这部分的测试主要是跑测试向量（pattern），pattern则是设计公司的DFT工程师用ATPG（auto test pattern generation）工具生成的。

pattern测试基本就是加激励，然后捕捉输出，再和期望值进行比较。

与Functional Test相对应的的是Structure Test，包括Scan，Boundary Scan等，Pattern是根据芯片制造过程中产生的的defects和fault 模型来产生的。

应用Structure Test能更好的提高覆盖率。

当然还有Build-in-Self-Test (BIST）主要是针对memory进行的测试。

AC Parameters Test

主要是AC Timing Tests，包含Setup Time, Hold Time, Propagation Delay等时序的检查。

ADC and DAC Test

主要是数模/模数混合测试，检查信号经过ADC/DAC后的信号是否符合期望，这个地方涉及到的信号知识比较多。总体来说包含静态测试和动态测试。

Static Test – Histogram method (INL, DNL)

Dynamic Test – SNR, THD, SINAD

除了以上常规测试项，根据芯片的类型不同可能会进行不同的测试，比如RF测试，SerDes高速测试，Efuse测试等。

一个基本的测试流程图如下：

测试流程图

所有的测试项都是在ATE上执行的，一般会执行几秒到几十秒，因为ATE是根据机时来付费的（很少有海思，苹果这种土豪公司一次买数十台），所以缩短测试时间变得尤其重要！另外一般芯片在量产测试的时候，都是百万颗或者千万颗，每个芯片节省一秒，总体来说缩短的时间还是很可观的。

在测试执行完成后，ATE会输出一个Datalog，以显示测试结果。对于测试pass或fail测试项的不同，也会对其进行分类(Bin)，最后由Handler分拣。

datalog 示意图：

以上就是芯片的测试完整流程。再放两张芯片测试的封测厂/实验室的环境图：

封测厂需要穿静电服

图为Advantest测试机台

三

两个问题

1、BGA 这样的封装，应该不能多次焊接吧，那又如何上电测试呢？

对于封装好的芯片，通常测试是不需要进行焊接的，它和ATE机台的连接方式是通过socket和Load board。

socckt也就是放芯片的底座，长这样：

不同大小，不同封装类型的芯片，socket也不同，有专门的做这个的厂商。

先把芯片放到socckt里，再把socket放到load board上，load board再放在机台上。有的load board很重，对很多女同志来说搬起来是有些辛苦啊！

一个load board上面支持放多个socket，我们称其为site。示意图如下，共6个site，可以对6个芯片同时进行测试：

2、那么多的功能，真的要写软件一样一样测吗？

在这里先说明一下，芯片的逻辑功能是有IC验证工程师来完成的，是在流片之前，并不依赖于测试。

而芯片测试里的function test/structure test是跑pattern， 测试的是在制造过程中芯片是否有缺陷，从而影响功能/性能。

所以测试工程师所需要的关心的就是把pattern都跑通，如果跑不通可能会和DFT工程师一起进行diagnosis。

测试工程在写测试项的时候，也不是要一行一行代码去写，通常ATE机台的嵌入式软件都有提供测试项的Template, 只需要填写参数就好。另外针对一些大客户的成熟测试项，也会开发一些测试模板，留好必要的参数接口，这样就很方便应用到其他的芯片测试上。

四

写在最后

一个完备的的芯片测试不是靠芯片测试工程师一个人完成的，而是需要设计工程师，DFT工程师的支持，以及由可靠的EDA工具，优秀的硬件支撑等多方因素共同决定的。

芯片测试是极其重要的一环，有缺陷的芯片能发现的越早越好。在芯片领域有个十倍定律，从设计-->制造-->封装测试-->系统级应用，每晚发现一个环节，芯片公司付出的成本将增加十倍。

所以测试是设计公司尤其注重的，如果把有功能缺陷的芯片卖给客户，损失是极其惨重的，不仅是经济上的赔偿，还有损信誉。因此芯片测试的成本也越来越高！

在 IC 行业，每一个环节都要十分小心，一次流片的费用在数十万美金，一天的ATE机台使用几百美金。而一个芯片的利润可能只有几美分。这也是IC行业投资周期长，收益少的原因，基本前几年都在亏钱。幸运的是国家越来越重视芯片了，期待国内IC发展能越来越好。