數字居民時代，半導體芯片幾乎貫穿于我們生活的各個環節。不管是從微波爐到電腦、手機、計算機中央處理器等電子設備上都安裝有各種各樣的芯片。當代微處理器或圖形處理器上可容納超過500億個晶體管，故障率僅接近十億分之一。為了達到這樣級别的芯片運行的可靠性水平，測試和測量在整個芯片設計和封裝測試過程中起着至關重要的作用。史密斯英特康半導體測試在此和大家探讨針對不同的應用，半導體測試插座對半導體芯片測試與測量過程的影響。

測試的作用

芯片在這些設備上起到什麼作用了？各式芯片在這些電子設備上面的作用，和人體各個器官發揮的作用比較類似。電子設備的整體管理和計算邏輯處理等，需要CPU（核心組成部分就是芯片組），CPU相當于人體的大腦。電子設備識别聲音，處理音頻，需要音頻處理芯片，相當于人體的耳朵。電子設備接收圖像，處理圖片，需要圖片處理芯片，相當于人體的眼鏡。總之這些設備具備的各種功能，都需要對應的芯片來實現，就像人體的各個器官實現不同功能一樣。

生産期間的測試在确保可靠性及可重複性方面起着重要作用。半導體制造工廠在對芯片每個工藝參數進行精确控制的同時，也會在生産的每個階段執行測試，以盡早排除有缺陷的零件。首先工廠會在晶圓層面對半導體芯片内核進行基本功能測試，丢棄任何故障零件，然後将通過測試的芯片分離成單獨的單元并将其封裝等待進一步測試。通常芯片出廠前，會對其進行多達20次測試。大多數測試是由連接到芯片上的特制設備完成的，該等設備采用電信号刺激芯片以模拟真實狀态，并捕獲芯片的響應以查看其是否達到設計要求。這些被稱為自動測試設備(ATE)的系統通常售價為100萬至200萬美元，可進行編程以連續多年測試各種芯片。

（圖1所示，彈簧探針被加載到一個IC測試插座中，該插座将與ATE系統一起使用，以确認IC的質量。）

半導體測試插座簡介

為便于ATE測試芯片，必須與已确立的一個幹淨的電信号路徑實現物理連接。測試插座是一種定制設計的機電接口，提供非常幹淨的電信号路徑，以便将芯片連接到ATE。

典型的測試插座由三個關鍵部件組成：

1. 插座體或插座盒，是一種由金屬和塑料制成的定制件，含有精密的切割腔體。

2. 插入孔腔的彈簧探針(或引腳)提供具有機械順服性的電路徑，将芯片連接到測試系統。

3. 根據應用的不同，機械特征件（如蓋子、墊闆或框架）用來創建堅固的機械界面。

測試插座的設計者必須應對衆多挑戰。測試插座必須非常堅固，不受溫度和濕度變化的影響，以實現與受測設備的精确和可重複連接。具體細節取決于受測設備的類型，但探針引腳通常必須具有低接觸電阻及大載流能力，并處理具有數千兆赫數據速率的高速信号。信号路徑必須屏蔽，以使電磁幹擾的影響降到最低。當然，除此之外，插座還必須能成功在大批量生産環境中運行，并且能夠連續多年可靠地處理數百萬個芯片測試。因此，必須對機電特性進行模拟、建模和設計，以達到信号保真度、壓縮力、可用性和耐久性的最佳平衡，從而滿足生産要求。

史密斯英特康半導體測試解決方案

史密斯英特康提供高質量的測試插座，這些插座配置種類多樣的彈簧觸點，并采用不同設計标準設計而成。産品使用靈活、具有設計優化和快速交付的特點。測試插座可用于各種引線封裝和無引線封裝類型，包括無引線(QFN)封裝，四邊扁平封裝(QFP)，小廓形集成電路(SOIC)封裝，球栅陣列(BGA)封裝，連接盤網格陣列(LGA)封裝等。

代表測試插座

DaVinci（達芬奇）系列高速測試插座

史密斯英特康的DaVinci 系列測試插座是一款高性能同軸插座，精準應對56/112G SerDes PAM4測試挑戰。消費者對下一代技術的需求，如物聯網、5G、人工智能（AI）、深度學習和自動駕駛車輛需要高速數據傳輸和處理技術，高可靠性測試對于驅動這些技術的高速、多功能數字和模拟設備至關重要。

DaVinci 高速測試插座

在廣泛的高速應用中，DaVinci 高速測試插座幾乎是針對5G和雲計算推出的大型網絡交換核心芯片測試的理想的高速解決方案。DaVinci高速應用插座集成了彈簧探針技術和專利絕緣材料，提供優良的信号完整性和高的機械耐久性。該插座提供的阻抗控制型同軸解決方案具有高達67GHz的模拟RF和112Gb/s數字傳輸速度。在已獲專利的絕緣材料外殼中采用彈簧探針技術，從而産生同軸結構，降低了測試高度和材料撓度。另外新型DaVinci 高速系列降低的測試高度和低的材料撓度特性，确保在智能網絡可視化技術，5G和人工智能應用的最終測試階段的效率和準确性。新型DaVinci 系列還具有完全屏蔽的信号路徑，用作散熱片的插座框架實現出色的散熱性能以及可更換的彈簧探針觸點。它的額定電流為3.0A，并且具有低接觸電阻（<80mΩ）。

DaVinci 高速測試插座應用

當前随着5G等高速通訊标準的升級，在既有嚴苛的電氣性能要求而且對芯片外形尺寸、薄型占位面積要求盡量小的應用中，應用于消費電子，智能駕駛和電源管理等芯片IC 設計人員越來越多地使用 QFN 封裝。憑借其直接連接的外圍Pad結構、較大的接地塊可以保證熱和電氣性能，以及非常薄的堆疊高度，QFN封裝提供了無與倫比的優勢，但也帶來了一系列新的測試挑戰。應對這些測試挑戰需要一種穩定、可靠且電氣“潔淨”的測試插座解決方案。

應用于QFN封裝芯片測試的

Joule 20高頻測試插座

Joule 20出色的接觸技術和高頻能力有效的保證了信号傳輸的可靠性和完整性，是優化應用于消費電子、智能駕駛、電源管理的 QFN 封裝芯片的測試解決方案。此外，其創新的設計結構可允許拆卸測試插座外殼而無需将其從PCB闆上卸下，在設備測試期間仍然可進行清潔和維護工作，從而大大減少了客戶設備停機時間并幫助客戶提高了測試産量。

Joule 20 高頻測試插座

Joule 20射頻測試插座具有出色的機械和電氣性能：

• 插入插槽，匹配現有的PCB插槽尺寸

• 極短的信号路徑，可提供高達20 GHz的高帶寬

• 芯片和PCB之間的接觸電阻非常低，從而提高了測試良率

• 高頻能力确保信号完整性和可靠性

• 散熱能力支持從-40°C到 125°C

• 接觸壽命長，最多插拔次數可達到500,000次

Joule 20 測試插座結構圖

測試插座是半導體制造過程的關鍵零部件，但随着封裝類型的激增、尺寸的縮小和速度的提高，設計者必須應對越來越多的不同挑戰。近年來數字時代的加速發展，對新的消費電子産品以及自動駕駛汽車産生了巨大的需求。芯片更新疊代的速度變得越來越快，功能越來越複雜，這就要求更高的測試可靠性和更少的測試時間以将産品快速推出市場。

史密斯英特康作為全球領先的高可靠性測試插座生産商，其測試解決方案具有可靠的彈簧探針技術、優化的設計和絕佳的機械性能，在各種嚴格的半導體測試應用中表現出卓越的質量和可靠性。

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