集成电路技术(现今的中国集成电路(芯片)技术
集成电路产品依其功能,主要可分为模拟芯片(Analog IC)、存储器芯片(Memory IC)、微处理器芯片(Micro IC)、逻辑芯片(Logic IC)。
模拟芯片是处理连续性的光、声音、速度、温度等自然模拟信号。模拟芯片作为连接上述各类物理信息与数字电子系统的媒介,同时需要制造工艺、电路设计和半导体组件物理的相互配合,在芯片效能及成本上寻求最优化,由于其决定了产品最终呈现质量,因此更为注重组件的特性如可靠度、稳定度、能源转换效率、电压电流控制能力等。
常见的模拟芯片通常包括信号链芯片、智能终端芯片、电源管理芯片、数控/工控装置芯片、信息安全和视频监控芯片等,进而广泛应用于电脑手机、LED照明、家用电器、智能家居、消费类电子等领域。
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国内集成电路行业中,芯片设计行业的发展速度高于晶圆制造、芯片封测,从2009年到2018年的CAGR达到了28.17%。2018年中国集成电路设计业销售额达2,519亿元,同比增长38.57%;我国集成电路设计行业占比从2009年的24.34%稳定上升到2018年的38.57%。
半导体产业链上下游包括三大环节:IC设计、晶圆制造加工以及封装测试、应用。其中,IC设计是指IC设计公司根据产品需求、产品功能设计芯片,并把它委托给晶圆代工厂进行生产加工;晶圆制造购买原材料通过提纯、制造晶棒、晶片分片、抛光、光刻等多道程序将设计好的电路图移植到晶圆上;完成后的经营再送往下游封测厂进行封装测试最后移交给下游厂商,半导体产业往往由技术驱动催生出新的下游应用。
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集成电路测试贯穿了集成电路设计、晶圆制造、封装测试等的核心环节,具体如下:
(1)集成电路的设计流程需要芯片验证,即对晶圆样品和集成电路封装样品进行有效性验证;
(2)晶圆检测(CP,Circuit Probing):需要使用测试机和探针台;
a)晶圆检测是指在晶圆完成后进行封装前,通过探针台和测试机的配合使用,对晶圆上的裸芯片进行功能和电参数测试;
b)探针台将晶圆逐片自动传送至测试位置,芯片的Pad点通过探针、专用连接线与测试机的功能模块进行连接,测试机对芯片施加输入信号并采集输出信号,判断芯片功能和性能在不同工作条件下是否达到设计规范要求。测试结果通过通信接口传送给探针台,探针台据此对芯片进行打点标记,形成晶圆的Map图;
c)CP测试环节的目的是确保在芯片封装前,尽可能地把无效芯片筛选出来以节约封装费用;
(3)成品测试(FT,Final Test):需要使用测试机和分选机。
a)成品测试是指芯片完成封装后,通过分选机和测试机的配合使用,对封装完成后的芯片进行功能和电参数测试。
b)分选机将被测芯片逐个自动传送至测试工位,被测芯片的引脚通过测试工位上的基座、专用连接线与测试机的功能模块进行连接,测试机对芯片施加输入信号并采集输出信号,判断芯片功能和性能在不同工作条件下是否达到设计规范要求。测试结果通过通信接口传送给分选机,分选机据此对被测芯片进行标记、分选、收料或编带。
c)FT测试环节的目的是保证出厂的每颗集成电路的功能和性能指标能够达到设计规范要求。
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