IC芯片生产需要哪些可靠性测试设备
2020-04-15 14:22:24

随着半导体产业受到的关注越来越多,半导体产业链也活跃了起来。尤其是在全球芯片产能紧张的情况下,半导体设备市场的发展成为了业界关注的焦点。

从整个半导体设备市场来看,半导体设备位于产业链的上游,其市场规模常常随着下游半导体的技术发展和市场需求而波动。根据SEMI预测,2020年全球半导体设备市场规模达创纪录的689亿美元,同比增长16%,2021年将达719亿美元,同比增长4.4%,2022年仍旧保持增长态势,市场将达761亿美元,同比增长5.8%。

从中国市场来看,中国大陆半导体设备市场规模在全球的占比逐年提升,SEMI预计2020年中国大陆半导体设备市场规模将达181亿美元,同比增长34.6%,成为全球主要的半导体设备市场。同时,半导体设备作为半导体产业中的重要一环,对国产化的需求也日渐高涨。

在整个芯片制造和封测过程中,会经过上成千上万道加工工序,粗略来看,其涉及到的设备种类共主要分为前中后段,细分又可以划出上千种不同的机台,占比较大市场份额的主要有前段拉晶:晶体生长设备、分割设备、CMP研磨机等;中段Fab:光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备、离子注入机等;后段封装:键合机、测试机、分选机等。

从近几年国产半导体设备发展的情况来看,在国产设备企业在政策和资金大力支持下,国内半导体设备厂商在前段和后段取得了极大的突破,并在刻蚀、薄膜沉积、测试等多个领域不断取得突破——根据德邦证券的调研报告显示,中微公司和北方华创分别在CCP和ICP刻蚀设备领域取得突破,部分产品已进入先进制程生产线验证;北方华创在PVD领域实现了国产高端薄膜制备设备零的突破,设备覆盖了90-14nm多个制程,沈阳拓荆CVD设备成功进入长江存储生产线。华峰测控模拟测试机国内市占率已达60%,后续SOC项目推进可能为公司带来新的增长空间。

但除了这些广为被业界所知的半导体设备以外,可靠性测试设备也是半导体产业发展中的重要环节。据了解,可靠性测试设备能够模拟环境并通过检测确保产品达到在研发、设计、制造中预期的质量目标。而这种检测方式一方面可以保障企业产品品质,同时也能够提升企业产品在市场中的竞争力。

其中,半导体温度测试系统也是环境可靠性测试中的重要一环,相关媒体报道称,半导体温度测试系统对于国内提供相关设备的企业来说,有较大的业务增长点,待建厂完毕后,相应的IC设计、晶圆制造及加工、封测等相关企业开始运转,半导体温度测试系统也将迎来新的需求增长。

具体来看,从电子工程专辑此前的报道中显示,在晶圆测试中所涉及的温度测试,目前主要有三种应用:

1.根据Arrhenius的方程原理,半导体行业认识到温度可以用来估计设备的寿命,因此,用温度测试来确定高温工作寿命(HTOL:High-temperature Operating Life)。

2.有特定用途的设备,如应用于空间、户外和汽车,需要承受更恶劣的环境和广泛的温度范围。例如,所有的汽车芯片通常需要在-40℃到+150℃的范围内进行测试。

3.高压芯片(例如高性能微处理器)的电子测试和大规模并行测试(DRAM和NAND芯片)是业界公认的挑战,需要迅速有效的冷却以避免烧坏芯片。

除此之外,温度测试也对于封装领域来说也变得越来越重要,特别是在先进封装出现以后,后端温度处理也成为一个热门话题。在国内外厂商都在争相在先进封装领域寻求新的增长点的同时,也意味着与此相关的温度测试设备也将迎来新的机会。

 

成都中冷低温科技有限公司简称中冷低温(CHINACRYO)是一家专注于超低温解决方案的创新型高科技公司,公司成立于2019年,前身是四洋公司低温事业部(inTest Thermal;SP SCIENTIFIC;Polycold System亚太区服务事业部),公司主要生产高低温冲击气流仪(热流仪)、接触式高低温冲击机、高低温冷热台、超低温制冷机、高低温循环箱、高低温冲击箱、环境模拟仓,为IC芯片,5G通讯、光模块、集成电路、航空航天、天文探测、电池包、氢能源等领域的可靠性测试提供整套温度环境解决方案,位于成都总部的技术中心超过3000平方米,在天津、上海、深圳、武汉、珠海设有办事机构。公司核心技术团队成员平均行业经验超过12年,超过40%的工程师拥有高级职称。拥有外国企业工作经验工程师超过30%。自主研发的高低温冲击气流仪(热流仪)和接触式高低温冲击机、超低温制冷机处于全球领先地位,出口欧美及东南亚公司,在业内有较高的知名度和认可度;公司拥有多项发明专利、著作权、商标,获得多项政府和科技部门奖励,先后与知名科研院所和企业开展了项目合作。

中冷低温(ChinaCryo)针对半导体行业芯片领域的三温性能在线测试推出了一系列的产品:

热流仪,英文名称是Temperature Forcing Systems;该设备前期长期依赖于美国进口,中冷公司在此情况下推出TS-780,并在多个国内客户及中国外资企业经过了长期应用,可以在性能上实现完全的国产替代。TS-780具有非常先进的温度测试能力,系统温度转换速率从-55℃到+125℃之间转换仅需10秒,并有非常广泛的温度范围-80℃到+225℃;同样系统是纯机械制冷,无需液氮或任何其他消耗性制冷剂。

接触式温度冲击机,英文名称同样是Temperature Forcing Systems;目前市场此类设备大多数采用TEC制冷,此类产品大多存在冷量衰减,不可负担大功率器件,中冷低温(ChinaCryo)因为推出TS-660T接触式高低温冲击机,完全采用机械制冷,无冷量衰减,并且可以在-40℃@100W功耗,具有宽广的温度范围-65至200℃,降温速度从-40℃一25℃仅需2分钟,可以满足芯片市场的需求,同样在性能上可以实现一定的国产替代。

在此之外,中冷低温还专门针对半导体器件或晶圆级产品的测试推出了高低温冷热台。目前此类产品仅由国外两三家厂商所主导,在近些年来,国内各类半导体厂商也在封测设备领域不断取得突破,对国产配套部件需求日益增多,中冷公司在此基础上推出高低温冷热台,并适配于封测设备厂商设备,逐步实现国产配套部件的替代,希望通过在半导体封测设备配套部件的细分领域也取得极大突破,支持中国半导体行业的蓬勃发展。