CP測試和WAT測試的區別

老虎說芯|Tiger Chip|

2024-10-23 16:26:10 1026

在集電路的制造和測試過程中，CP測試（Chip Probing）和WAT測試（Wafer Acceptance Test）是兩個非常重要的測試環節。盡管它們都在晶圓（Wafer）階段進行，但二者的目的、測試對象、測試內容和作用是有顯著不同的。

一、整體概述：CP測試和WAT測試

我們可以把集成電路的制造過程比作一輛汽車的生產。汽車的制造涉及多個零部件的裝配和整車的檢測，而每個零部件的品質至關重要。同樣的，集成電路的制造包括晶圓的加工、芯片的封裝和成品的檢驗。

WAT測試相當于檢測汽車各個重要零件的品質，確保零部件在進入總裝之前沒有問題。它專注于檢測晶圓上的特定測試圖形（Test Key），這些圖形不在最終的芯片中，但能夠反映整個制造過程中的工藝情況。

CP測試更像是對汽車發動機進行的總成測試，確保所有的核心部件在出廠前已經能夠正常運轉。它直接在晶圓上對每個芯片進行電氣測試，挑出有問題的芯片并做修補，以提高成品的良率。

二、測試對象的區別

WAT測試的對象：WAT測試的對象并不是整個晶圓的所有芯片，而是晶圓上特定設計的測試圖形。這些測試圖形被稱為“測試鍵”或“Test Key”，位于晶圓上的劃片道（Scribe Line）中。它們不占用實際產品芯片的空間，但能反映出晶圓各個區域的制造工藝是否穩定和達標。

CP測試的對象：CP測試的對象是整個晶圓上每一個獨立的芯片（Die）。它在封裝前，對每個芯片的功能和基本電性參數進行測試，挑出有缺陷的芯片并記錄下來。這類似于對每一個汽車發動機進行單獨的運轉測試，確保在裝入車身之前一切正常。

三、測試目的的不同

WAT測試的目的是通過對特定測試圖形的電學參數測試，檢測制造過程的工藝情況，評估制造過程是否穩定。WAT測試類似于汽車制造中的質量監控，確保在生產過程中每一個零件都是合格的。通過對這些“零件”的電學參數的監控，工藝工程師能夠及時調整生產工藝，防止批量性缺陷的發生。

CP測試的目的則是對晶圓上每一個芯片進行篩選，找出不合格的芯片并進行修補或標記。它的主要作用是減少后續封裝的成本，避免將有問題的芯片送入封裝階段。它更像是最終把控發動機品質的環節，確保每一個進入下一步裝配的芯片都能夠達到基本的功能要求。

四、測試內容的不同

WAT測試的內容：WAT測試主要包括對一些基礎電學參數的測量，如閾值電壓（Vt）、電阻、電容、漏電流等。測試圖形的設計反映了工藝的各個方面，例如MOSFET的特性、導通電阻、寄生二極管等。這些參數能夠反映出工藝過程中的問題，是工藝質量控制的重要依據。

CP測試的內容：CP測試的內容更加*，除了對某些基礎電學參數的測量，還包括芯片的功能測試。根據不同芯片的設計，CP測試可能包括邏輯功能測試、存儲器讀寫測試、功率器件的大電流測試（有限制）等。CP測試主要使用探針卡（Probe Card）對晶圓上的芯片逐個進行測試，找到有問題的芯片。

五、測試設備的不同

WAT測試設備：WAT測試通常使用的是特定的參數測試儀，它們能夠精確地測量測試圖形的電學特性。這些設備的精度要求很高，但測試電壓和功率一般較低。

CP測試設備：CP測試使用探針臺（Prober）和探針卡（Probe Card），通過探針與芯片的接觸，對芯片進行電性測試。探針卡的設計和制作難度較高，因為它需要精確地接觸到每個芯片的測試點，同時要避免并行測試中的干擾問題。

六、測試時間點和作用的不同

WAT測試在晶圓完成所有的制造工序后進行，是對制造工藝的一次“終點檢驗”。如果WAT測試不合格，這片晶圓就不能進入下一步的CP測試和封裝環節。因此，WAT測試對于整個制造工藝的質量把控起著至關重要的作用。

CP測試則是在WAT測試之后進行的。它直接面向每個芯片，剔除掉有缺陷的芯片，同時記錄下合格的芯片進行后續封裝。CP測試在整個制程中可以看作是一種半成品檢測，目的是監控前道工藝的良率，避免封裝過多的壞芯片，降低后道的成本。

七、比喻總結：WAT是整體工藝的“健康體檢”，CP是個體功能的“*檢查”

我們可以將整個測試過程比作人體的體檢和康復：

WAT測試類似于工廠在生產前對每一批原材料進行“健康體檢”，目的是確保每一批次的原材料（晶圓）都是健康且符合標準的。如果原材料有問題，工廠將無法進行后續的加工。

CP測試則像是對每一個獨立的“產品”進行*的“檢查和修復”，目的是挑出有問題的個體，并及時修補或剔除。這樣可以避免在后續的封裝階段因個體問題導致批量的返工或損失。

八、總結和思考

總的來說，WAT測試和CP測試盡管都是在晶圓階段進行，但它們在測試對象、測試目的、測試內容、測試設備和測試時機上都有明顯的區別。WAT測試專注于工藝的穩定性和一致性，目的是從宏觀上確保每片晶圓的整體工藝質量。CP測試則專注于每個獨立芯片的功能和電性表現，目的是從微觀上剔除不合格的芯片，并修復可以修復的缺陷。

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