T2000 SiP測試方案介紹

過海夏

(愛德萬測試（蘇州）有限公司上海分公司，上海201102)

1 SiP技術的簡介

系統集成封裝SiP(System-In-Package)是指將一個電子功能系統，或其子系統中的大部分內容，甚至全部都安置在一個封裝內。SiP系統通常是功能比較完整的系統，或子系統。

相對于SoC，SiP由于可以靈活地采用已有的封裝進行集成，甚至可以進行3D堆疊，大大簡化了產品的設計，增加了設計的靈活性，同時設計周期可以大大縮短，功能器件也可以有了選擇的余地。由于信號傳輸距離縮短，電磁干擾亦可有效地屏蔽掉，所以系統性能顯著提高。

總括起來SiP系統封裝的優勢在于：

●功能更多；

●功耗更低；

●性能更優良；

●成本價格更低；

●體積更小重量更輕。

因此SiP系統集成封裝越來受到市場的青睞，應用越來越廣泛(圖1)，在醫療電子、汽車電子、功率模塊、圖像感應器、手機、全球定位系統、藍牙等方面應用越來越多。

圖1 SiP的發展趨勢

2 SiP的測試要求

隨著國內諸如搭載CMMB等功能多媒體手機、MP4/5等移動手持消費類電子產品的快速發展，加入了無源器件、射頻器件、MEM、以及多個子系統高度集成的SiP產品技術發展迅猛，對IC設計、封裝、以及測試都提出了新的要求和挑戰。

在測試領域，針對SiP的特點，需要確保以下三個方面(圖2)：

●裝配之前，確保各個die/chip的功能和性能的完整性。

●裝配之后，確保芯片的連接性(包括外部引腳以及內部各個die之間)

●裝配之后，確保芯片整體上的功能和性能。

圖2 SiP的測試重點

結合實際ATE的測試，SiP就需要測試機臺能支持/滿足芯片內部各種die的測試要求。也就是我們所謂的測試資源完整性。由于SiP芯片的功能與應用有相當的復雜性和多變性，因此對ATE所能提供的資源也就有了較高的要求。ATE本身必須要具備測試各種不同功能模塊的能力，包含對邏輯、模擬、MEM，高速/高頻的測試能力，以便能對SiP芯片的不同測試需求。

圖3為某款W－CDMA芯片的示意圖。在一塊芯片上集成了數字處理die、數/模轉換die、儲存單元(MEM)die以及一些接口IF等，在測試此類芯片時候就要求測試機具備能測試邏輯，模擬(A/D)、memory以及高速信號的資源。

圖3 某款W－CDMA芯片示意圖(SiP)

與此同時測試系統的每個測試通道最好有自己的獨立作業能力，以便能夠靈活運用在各種不同的測試功能上，為客戶提供多種測試方案。

其次測試成本也是一個不可忽略的因素?，F今市場競爭激烈，芯片開發商對成本與市場價格相當敏感，更好的成本控制無疑能提高芯片的競爭力。隨著芯片技術的日趨完善，采用更大尺寸的wafer以及制作更小尺寸的芯片，是芯片的必然趨勢。但同時測試所占的成本比例卻在不斷提高(圖4)。因此降低測試成本也越來越成為芯片開發商關注的焦點之一。對于選擇ATE測試機臺而言，在資源滿足要求的前提下，更高的同測數，更高的資源密度以及更高的性價比，無疑將是最佳的選擇。

圖4 測試成本的比率

再次，測試的開發周期以及準確的調試反饋(也就是測試機臺的軟件環境)也是需要考慮的因素。在保證測試質量的前提下，迅速的測試方案制定，快速的測試程序編寫，迅捷的online調試以及及時準確的測試反饋，到最終的量產測試。更短的測試開發周期，就意味著更多的市場份額。準確的芯片功能信息，良率分析，Scan定位。。。。更多的測試反饋信息，能幫助設計/測試人員在更短的時間內找出設計/線路上的問題。

3 基于T2000的SiP測試方案介紹

T2000是愛德萬測試(ADVANTEST)基于開放式模塊化的一種全新概念的Soc芯片測試平臺。它采用了世界首創的完全開放的構架,從真正意義上實現了擴展性、靈活性以及經濟性。

T2000測試系統由各種不同功能的軟硬件模塊(Module)組成，也就是所謂的模塊化架構。這種構架的優點在于：

●系統靈活，擁有持續升級的可能性。

●方便硬件更換和升級，測試系統升級配置時的投資達到最小化。

●減少人力成本，升級后沿用同一平臺/環境，測試人員可以很快熟悉新(配置)系統。

這種針對多樣化的產品群體，具有可以靈活應用的模塊化結構的測試系統可以利用相同的技術環境，實現產品開發方面的高性能化及批量生產方面的低成本化。通過不同級別模塊的開發，擴大技術解決能力，同時有效地縮短開發時間。

針對SiP的芯片級互連技術特點，T2000提供了不同的模塊來對應SiP中各個die/芯片的測試以及最終SiP整體的測試要求，提供了在一個測試平臺上完成各種測試的高效低成本整體解決方案。

目前來看，我們把SiP內部的die分大致為(圖5)：數字部分 (比如DPS)，存儲部分 (比如內嵌Flash)，模擬部分(比如 video，audio，ADC)，射頻部分(比如RF tuner)以及高速部分(主要為高速IO接口)。針對以上 SiP內部集成芯片/die，ADVANTEST的T2000提供了以下相對應的測試模塊。

圖5 SiP內部功能die一種分類方式

3.1 數字測試模塊（Digital Test Modules）

――針對SiP的數字、高速接口、MEM部分

數字模塊主要包括800MDM和250MDMA以及6.5GDM。從250Mbps～6.5 Gbps全面覆蓋數字信號低中高測試需要。

●800MDM模塊：頻率最大可達800Mbps，提供了多達128 Pin/模塊的業界最高pin密度，能為內嵌Flash測試提供高電壓輸出。涵蓋從低速數字信號到DDR2 I/F的應用。

●250MDMA模塊：同樣為128 Pin/模塊，能為內嵌Flash測試提供高電壓輸出，并具有內嵌的Histogram硬件引擎。主要面向一般(<250Mbps)數字應用。為對于數字頻率要求不高的芯片測試提供更高的性價比。

●6.5GDM模塊：專門針對高速接口，提供8對差分輸入pin+輸出pin，最大測試頻率可達6.5Gbps,能完全覆蓋目前高速數字接口的測試需求。

3.2 混合/模擬模塊(M ixed/Analog Modules)

――針對SiP的混合信號部分

混合/模擬模塊主要包括BBWGD模塊，AAWGD模塊以及PMU32模塊。從提供24bit的高精度分辨率(AAWGD模塊)到400Mbps的發生率(BBWGD模塊)(圖6)，這些模擬模塊的測試指標覆蓋了目前主流混合信號的測試要求,例如HDTV，3G-BaseBand。

●BBWGD模塊：提供8CH AWG(任意波形發生器)＋8CH DGT(波形采樣器)，發生/采樣精度為16bit，AWG 發生率為 400Mbps(Max)，DGT 采樣率256Mbps(Max)。采樣帶寬最高可達300MHz。并內置FFT硬件引擎。主要面向視頻、基帶、數字電視等高速應用領域的測試。

●AAWGD模塊：提供8CH AWG(任意波形發生器)＋8CH DGT(波形采樣器)，AWG 精度為 24bit。采用過采樣以及數字濾波技術，DGT的精度可以達20bit。主要面向高精度音頻應用領域的測試。

●PMU32模塊：每模塊提供32CH，采樣率為16bit/200ksps，能提供40V的電壓范圍和200mA的電流范圍，可用于AD/DA的線性度測試，模擬信號的參考電壓以及電源供應等多種用途。

圖6 模擬模塊的應用領域

3.3 射頻測試模塊（RF Modules）

――針對SiP的射頻部分

T2000射頻模塊為12GWSGA模塊，可以為目前主流的RFIC提供高效低成本的測試解決方案。

●12GWSGA模塊：每個模塊有獨立的四路測試通道，每路通道提供一個矢量信號發生器(VSG)，一個矢量信號分析儀(VSA)，及一個矢量網絡分析儀(VNA)，并且通過高精度的電子開關復用成4個IO射頻端口和4個O射頻端口，整個模塊共有32個射頻端口，VSA最高測試頻率為12 GHz,測試帶寬為40MHz,T2000最多可以插入4塊12GWSGA模塊，可升級到128個射頻端口。

T2000的射頻測試模塊-12GWSGA是為多頻帶，M IMO及復雜的RFIC的測試開發的，完全滿足了802.11n以及LTEM IMO芯片的測試。

3.4 電源模塊（Power Supply Modules）

――針對SiP的電源供給

電源模塊主要包括DPS500mA，HCDPSModule以及LCDPSModule以及模塊。為不同類型die/芯片的電源提供電壓供給。

●DPS500mA模塊：每個模塊提供了32個獨立的電源通道，每個通道可以提供500mA(8 V)的電流供給。適合于高同測數的應用場合。

●HCDPS模塊：每塊Module提供4個通道，每通道可以提供16A(1.8V)的電流供給。適合于低電壓，大電流的場合。

●LCDPS模塊：每塊Module提供4個通道，每通道可以提供4A的電流供給。

3.5 其他模塊（Other Modules）

――針對一些特殊測試需求以及控制需求

除了以上介紹的Module外，T2000系統還具有JitterMeasurementModule和RelayControl5VModule。

●JitterMeasurement模塊：用來測試CLOCK/PLL的jitter。每模塊具有8個通道，測試頻率的范圍為：10MHz至500MHz。模塊的抖動底噪為6pS(RMS)。

●Relay Control 5V模塊：用來控制relay的切換，具有192獨立通道。

3.6 調試分析工具/環境

此外在上文的第二節中，也提到調試分析工具對整個project的提升功能。ADVANTEST的T2000測試系統具有強大的調試分析工具，為測試工程師、設計人員提供了更為直觀便捷的分析數據以及波形。例如通過wavescope tool可以很方便的觀測到各種信號的真實波形(圖7)。

而Statistical Analysis Tool可以提供量產的統計分析數據(CP，CPK，6Sigma等)，為產品工程師的良率分析提供了便捷(圖8)。

圖7 wavescope tool的界面

圖8 Statistical Analysis Tool的界面

4 總結

SiP已經發展到多種不同類型的Die實現復雜的功能。SiP在ATE上的測試面臨的主要挑戰是多種不同類型的Die/Chip在不同的階段需要使用不同的ATE平臺。

搭載了支持數字測試、模擬測試、電源測試、射頻測試、Memory測試、多時域測試等不同測試功能測試模塊的開放式架構T2000測試系統，可以根據SiP的不同測試要求，整合及調配測試資源，在一個測試平臺上完成SiP的完整測試。

同時由于在一個平臺上完成針對SoC，Memory，RF等不同功能的測試，優化了擁有不同測試功能的測試資源，大幅縮短了原來復雜流程的測試時間，實現了測試成本的大幅降低。

此外強大的軟件環境和豐富的調試/分析工具，使設計人員和測試工程人員對SiPCP測試階段獲得的大量、復雜的測試結果數據，能夠直觀、系統的進行分析，從而進一步實現了SiP測試的良率提高。

愛德萬測試的全新SiP測試方案，必將能助力國內的SiP產業更好更快地發展。