高速先生成员--王辉东

芯片作为国之重器，不仅是现代科技发展的核心引擎，更是国家战略安全和经济自主的重要基石。

在芯片产业的精密链条中，ATE（自动测试设备）的 PCB 板是隐藏的 “神经中枢”，它承载着芯片测试的核心使命，其性能直接决定着芯片的命运。当一枚指甲盖大小的芯片离开产线，正是 ATE 的 PCB 板通过 5 万根探针组成的 “钢铁森林”，在 5 毫秒内完成 32 项关键检测，瞬间判定芯片的 “生死”。2023 年全球因测试板接触不良导致的误判造成超 22 亿美元损失，这一数据深刻揭示了 ATE 的 PCB 板在芯片产业中的关键地位 —— 它不仅是芯片质量的 “终极审判官”，更是保障产业经济效益的重要屏障。​

随着 5G、AI 芯片测试频率突破 112Gbps，ATE 的 PCB 板面临着前所未有的技术挑战，其加工过程堪称 “在毫厘之间雕琢极致”，每一步都彰显着工匠精神的严谨与执着。​

精度是 ATE 的 PCB 板加工的第一道 “生死线”。测试 3 纳米芯片时，探针间距需压缩至 0.4mm，相当于在头发丝截面上雕刻立体路网。而 10 万次测试循环后，探针位置偏移需控制在 1 微米内，比新冠病毒直径还小。这要求 PCB 板的线路布局误差必须控制在纳米级别，任何一丝一毫的偏差都可能导致测试失败。加工过程中，工程师们如同精密的钟表匠，每一个钻孔、每一次蚀刻都倾注着极致的专注，通过反复校准设备参数、优化加工流程，确保每一个细节都符合严苛的标准。

接下来让我们一起走进一博珠海的PCB工厂，看一看ATE测试板的有哪些难点，一博科技的工程师们怎么在方寸之间，绘出传奇。

 

名词解释

ATE，全称Automated Test Equipment，是晶圆和芯片封装之后，进行功能和性能自动化测试的设备。ATE设备可以进行芯片的参数测试、功能测试、性能测试、故障检测、可靠性测试等，在半导体的制造过程中扮演着至关重要的角色。

 

 

ATE主要测试目的是什么

功能测试
测试芯片的参数、指标、功能，就像十月怀胎，生下的宝贝是骡子是马，拉出来溜溜。

性能测试
由于芯片在生产制造过程中，有无数可能的引入缺陷的步骤，即使是同一批晶圆和封装成品，芯片也各有好坏，所以需要进行筛选. 所以需要进行筛选，就像是鸡蛋⾥挑石头，把“石头”芯片丢掉。

可靠性测试
芯片通过了功能与性能测试，得到了好的芯片，风霜雨雪，高温或潮湿湿，静电等对芯片的影响。芯片能用⼀个月、一年还是十年等等，这些都要通过可靠性测试进行评估。

 

 

下图为芯片的生产过程及需要测试的具体项目。做⼀款芯片最基本的环节是设计->流片->封装->测试，测试是芯片生产中最重要的一环。

常用的测试方式：

板级测试、晶圆CP测试、封装后成品FT测试、系统级SLT测试、可靠性测试

 

 

不同的测试方法需要不同的测试板

板级测试（EVB开发板）

主要应用于功能测试，使用PCB板+芯片搭建⼀个“模拟”的芯片⼯作环境，把芯片的接⼝都引出，检测芯⽚的功能，或者在各种严苛环境下看芯片能否正常⼯作。

需要应用的设备主要是：仪器仪表，需要制作的主要是EVB评估板。

 

探针卡（Probe Card）：探针卡用于测试未切割和未封装的半导体器件，通过对晶圆上的每个芯片进行电气测试，筛选出参数在要求范围内的器件进行封装。常应用于功能测试与性能测试中，了解芯片功能是否正常，以及筛掉芯片晶圆中的故障芯片。自动测试设备【ATE】+探针台【Prober】+仪器仪表，需要制作的硬件是探针卡【Probe Card】。

负载板（Load Board）：在Final Test测试设备上面需要用到负载板，负载板用于在器件封装后对器件进行功能或性能测试，筛选出封装后的不良器件。对于有高速接口的IC来讲，对应的负载板通常会有严格的阻抗要求。⾃动测试设备【ATE】+机械臂【Handler】+仪器仪表，需要制作的硬件是测试板【Loadboard】+测试插座【Socket】等。

老化测试板（Burn-in Board，简称BIB）：老化板（BIB）用于封装后芯片的老化测试，如热循环或加速开关循环，以暴露器件的早期失效故障。老化板的PCB材料必须能够承受长时间和反复的高温环境暴露，具有极高的可靠性。 

转接板（interposer）: Interposer是将Probe PCB 的讯号布线透过Interposer(载板)中介层的转换让Probe Head的探针可接收到讯号，且也可将讯号顺利传送至测试机台进行判读.

系统级测试（SLT）

是模拟芯片在真实的使用环境中运行，常应用于功能测试、性能测试和可靠性测试中，常常作为成品FT测试的补充而存在，顾名思义就是在⼀个系统环境下进行测试，就是把芯片放到它正常⼯作的环境中运行功能来检测其好坏，缺点是只能覆盖⼀部分的功能，覆盖率较低所以⼀般是FT的补充⼿段。

需要应用的设备主要是：机械臂【Handler】，需要制作的硬件是系统板【System Board】+测试插座【Socket】。

 

 

 

 

从上图可以看出，prober card和interposer为CP端测试，也就是晶圆端的测试。CP【Chip Probing】顾名思义就是用探针【Probe】来扎Wafer上的芯片，把各类信号输⼊进芯片，把芯⽚输出响应抓取并进行比较和计算，挑选出最优的芯片。

Load board 和BIB板为芯片封装后FT端的测试。封装后成品FT测试，常应⽤与功能测试、性能测试和可靠性测试中，检查芯⽚功能是否正常，以及封装过程中是否有缺陷产⽣，并且帮助在可靠性测试中用来检测经过“⽕雪雷电”之后的芯片是不是还能⼯作。

探针卡在CP测试中用于连接测试机和Die上的Pad，通常作为Loadboard的物理接口，在某些情况下ProbeCard通过插座或者其它接口电路附加 到Loadboard上。应用：晶元切割前，透过pc可以测试晶圆品质，避免不良产品产生封装成本。晶圆检测是指在晶圆出厂后进行封装前，通过探针台和测试系统配合使用，对晶圆上的芯片进行功能和性能的测试。成品测试是指芯片完成封装后，通过分选机和测试系统配合使用，对芯片进行功能和电参数性能测试，保证出厂的每颗芯片的功能和性能指标能够达到设计规范要求。