1.芯片測(cè)試分類

當(dāng)完成版圖設(shè)計(jì)后，芯片需要送到代工廠家進(jìn)行制造（稱為流片）。芯片制造完 成后，必須對(duì)芯片進(jìn)行測(cè)試，以確定芯片的功能和性能是否滿足設(shè)計(jì)的要求。對(duì)于研究開(kāi)發(fā)類芯片，通過(guò)測(cè)試芯片的功能和性能指標(biāo)值，來(lái)分析設(shè)計(jì)和制造工藝對(duì)電 路性能的影響。對(duì)于大批生產(chǎn)的芯片，則要根據(jù)產(chǎn)品的指標(biāo)要求，測(cè)試其功能是否正確以及性能指標(biāo)是否在規(guī)定的范圍之內(nèi)，并進(jìn)行分選。在對(duì)芯片進(jìn)行測(cè)試吋，首 先要將待測(cè)芯片與測(cè)試系統(tǒng)正確連接，接上電源和地，然后根據(jù)所測(cè)指標(biāo)對(duì)芯片施加合適的信號(hào)，通過(guò)分析芯片的輸出信號(hào)來(lái)得到芯片的功能和性能指標(biāo)。

研發(fā)類芯片的測(cè)試可分為三類：在片測(cè)試、鍵合測(cè)試和芯片封裝測(cè)試。在片測(cè)試不需要鍵合與封裝，通過(guò)芯片測(cè)試探針直 接與芯片的焊盤(pán)相連，這種測(cè)試方法可以減小引線的寄生參數(shù)，但是芯片實(shí)際的工作條件與在片測(cè)試的條件差別較大。鍵合測(cè)試足先將待測(cè)芯片用鍵合線鍵合至基板 上再進(jìn)行測(cè)試的一種測(cè)試方法，測(cè)試環(huán)境與實(shí)際工作環(huán)境相近。有些芯片需要在外國(guó)增加一些分立元件，如片外電感和電容等，這時(shí)候可以采用鍵合測(cè)試的方法。芯 片封裝測(cè)試是將芯片封裝好后進(jìn)行測(cè)試，芯片的測(cè)試環(huán)境就是實(shí)際工作的環(huán)境，測(cè)試結(jié)果更加接近實(shí)際情況。在芯片研究的初期通常采用在片測(cè)試和鍵合測(cè)試，在上 述測(cè)試滿足要求的情況下再進(jìn)行芯片封裝測(cè)試。

2.芯片測(cè)試環(huán)境

1)芯片測(cè)試探針臺(tái)

在片測(cè)試需要在專業(yè)的測(cè)試臺(tái)（稱為芯片測(cè)試探針臺(tái)）上進(jìn)行?；镜?strong>測(cè)試探針臺(tái)由載片部分、接觸部分、閑整部分、顯微鏡部分和控制部分構(gòu)成。載片部分使用水平平面的圓柱體裝載晶圓或芯片，并利用吸盤(pán)固定；接觸和調(diào)整部分裝配和凋整芯片測(cè)試探針陣列；控制部分用來(lái)控制載片臺(tái)的移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)。許多控制系統(tǒng)都有手動(dòng)和自動(dòng)兩種操作模式。圖1所示的照片是對(duì)射頻和超離速芯片進(jìn)行測(cè)試的手動(dòng)測(cè)試臺(tái)實(shí)物照片。

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圖1 手動(dòng)芯片測(cè)試臺(tái)實(shí)物照片

2)芯片測(cè)試儀器

無(wú)論是在片測(cè)試、鍵合測(cè)試還是芯片封裝測(cè)試，都需要一系列的專用測(cè)試設(shè)備。射頻芯片測(cè)試設(shè) 備主要有射頻信號(hào)源、矢量信號(hào)發(fā)生器、網(wǎng)絡(luò)分析儀、頻譜分析儀、噪聲分析儀、高速示波器和直流電源等，如圖2所示。射頻信號(hào)源和矢量信號(hào)發(fā)生器用來(lái)產(chǎn)生測(cè) 試芯片所需的激勵(lì)信號(hào)，網(wǎng)絡(luò)分析儀用來(lái)測(cè)量S參數(shù)，頻譜分析儀用來(lái)測(cè)量信號(hào)的頻譜，噪聲分析儀用來(lái)分析電路的噪聲特性。表1給出了部分射頻與微波測(cè)量?jī)x器 的名稱與型號(hào)。

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圖2 芯片測(cè)試儀器照片

表1部分射頻與微波測(cè)量?jī)x器型號(hào)與功能

3)芯片測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)建

芯片測(cè)試系統(tǒng)由待測(cè)器件、射頻測(cè)試儀器、直流電源、信號(hào)源和同軸電纜組成。若采用在片測(cè)試，待測(cè)器件為裸片，除上述所列儀器外，還需要測(cè)試探針臺(tái)和微波探針；若采用鍵合測(cè)試，待測(cè)器件為鍵合測(cè)試板；若采用封裝測(cè)試， 待測(cè)器件為封裝測(cè)試板。測(cè)量?jī)x器的選擇取決于所測(cè)指標(biāo)，射頻芯片的主要測(cè)量指標(biāo)包括增益、噪聲系數(shù)、輸入輸出匹配、1dB壓縮點(diǎn)、三階互調(diào)點(diǎn)、混頻器轉(zhuǎn)換 增益等。注意，1dB壓縮點(diǎn)、三階互調(diào)點(diǎn)、混頻器轉(zhuǎn)換增益等指標(biāo)不能直接從測(cè)量?jī)x器讀出，需要通過(guò)測(cè)量信號(hào)的頻譜或時(shí)域波形并通過(guò)計(jì)箅間接得到。若測(cè)量輸 出信號(hào)頻譜則應(yīng)選擇頻譜分析儀，若測(cè)量放大器的增益和輸入輸出匹配則應(yīng)選擇網(wǎng)絡(luò)分析儀，若測(cè)量信號(hào)的時(shí)域波形則應(yīng)選擇示波器，若測(cè)量噪聲系數(shù)則應(yīng)選擇噪聲 分析儀，若測(cè)量相位噪聲則應(yīng)選擇相位噪聲測(cè)量?jī)x等。