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芯片测试中的防护带GuardBand

时间:2025-07-22 19:33来源:SOC磁测试之家 作者:ictest8_edit 点击:

 

芯片测试中的防护带GuardBand

     在芯片测试流程中,防护带(Guardband)是确保产品可靠性的重要技术手段,通过设置安全裕度来补偿测试系统的潜在误差。每次测量都会受到误差的影响:系统的和随机的。通过校准进行修正能够减少系统误差。更准确地说,重复测量(减少随机误差)并不会减少误差,但其平均值会更好地贴近实际值,从而减少偏差。不同测试阶段(WAT、CP、FT)的防护带应用策略存在明显差异:

 

图1:GuardBand的位置示意图

1. WAT测试:工艺监控为主

     WAT测试的核心是监控晶圆制造的工艺稳定性,主要通过测量划片槽内测试结构的电性参数(如电阻、电容、晶体管阈值电压等),判断工艺偏差是否可控。

· 防护带特点

这里没有传统意义上的防护带,因为测试限值直接基于工艺设计规则设定,无需额外收紧。

 间接防护作用

若WAT参数超标,晶圆会直接报废,相当于从源头拦截了后续可能流入CP/FT测试的边缘芯片,形成一种系统级的防护机制。


图2:Min GuardBand的计算逻辑和算法

2. CP测试:聚焦封装前的参数裕度

CP测试在封装前筛选晶圆上的裸片(Die),其防护带的核心作用是应对封装环节可能引发的参数漂移

· 关键策略

限值加严

CP测试的限值通常比FT更严格。例如某电源芯片的导通电阻(Rdson),CP要求≤50mΩ,而FT放宽到≤55mΩ,预留的5mΩ裕度专门用于覆盖封装过程中的热应力等变异。

测试项选择
仅执行封装后无法复测的项目(如栅极漏电流Igss),并规避探针电流限制(≤10A)导致无法进行的大电流测试,后者会留到FT阶段完成。


3. FT测试:覆盖终端场景与系统误差


      FT作为出厂前的最终测试,防护带需同时覆盖客户使用场景的变异风险测试设备本身的误差

· 动态裕度调整

o 对高可靠性参数(如高温漏电流),会在规格基础上追加额外裕度(如上限压缩10%),防止高温环境失效。汽车芯片常用的三温测试(-40℃/25℃/150℃)中,高温下会进一步收紧限值。

o 测试系统误差需通过公式 √(机台重复性误差² + 相关性误差²) 计算防护带值。例如某处理器频率测试中,机台误差±5MHz,则FT限值需压缩±5MHz。



图3:GuardBand,FT limit,QA limit的Check机制

三阶段策略对比与核心逻辑


测试阶段 防护带作用 典型操作 主要考量
WAT 工艺超标拦截 参数直接对标设计规则 工艺稳定性(Cpk≥1.33)
CP 覆盖封装参数漂移 CP限值比FT严(如:CP上限=FT上限-温度shiftoffset) 封装变异、测试项选择性
FT 覆盖客户端风险+测试系统误差 关键参数追加裕度(如高温限值压缩10%) 三温覆盖、机台误差补偿


核心逻辑与趋势

· 分层防护

WAT从工艺源头拦截风险,CP在封装前剔除参数边缘芯片,FT最终拦截系统级缺陷,形成递进式防护体系。

· 成本平衡

CP阶段防护带过严会推高良率损失成本,而FT阶段过松则可能导致客户端失效,需在可靠性与成本间精细权衡。

· 技术演进

传统固定裕度正被AI动态防护带取代——通过实时分析机台误差自动调整限值,提升效率的同时减少误判。


结语


 
      防护带的本质是在不确定中建立确定性。从晶圆厂到终端产品,通过精准匹配不同测试阶段的策略,芯片制造得以在可靠性保障与成本控制间找到最优解。随着智能化技术的渗透,防护带正从被动防御转向主动预测,逐步逼近“零缺陷”的理想目标。
 
 
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