提及“半導(dǎo)體”，我們的腦海中可能浮現(xiàn)的是深?yuàn)W與遙不可及的科技概念。然而事實(shí)上，它已無(wú)處不在，融入了我們生活的點(diǎn)點(diǎn)滴滴：從手中的智能手機(jī)，到桌上的筆記本電腦，這些日常中不可或缺的物品，背后都離不開(kāi)半導(dǎo)體的支持。
本文將著重介紹的是半導(dǎo)體封測(cè)行業(yè)。半導(dǎo)體封測(cè)，是在晶圓設(shè)計(jì)、制造完成之后，對(duì)測(cè)試合格的晶圓進(jìn)行封裝檢測(cè)得到獨(dú)立芯片的過(guò)程。它包括封裝和測(cè)試兩個(gè)主要環(huán)節(jié)，其中封裝是將芯片按照產(chǎn)品型號(hào)及功能需求加工成獨(dú)立的形式，而測(cè)試則是對(duì)封裝后的芯片進(jìn)行性能和質(zhì)量檢測(cè)。半導(dǎo)體封測(cè)是半導(dǎo)體生產(chǎn)流程中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)于確保芯片的性能和質(zhì)量至關(guān)重要。隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，封裝技術(shù)也在不斷進(jìn)步，經(jīng)歷了多次重大革新。
半導(dǎo)體封測(cè)的基本流程大致包括以下幾個(gè)步驟：
以上是一個(gè)簡(jiǎn)化的流程，實(shí)際的半導(dǎo)體封測(cè)流程可能會(huì)因產(chǎn)品類(lèi)型、封裝類(lèi)型以及制造商的工藝差異而有所不同，同時(shí)也衍生了大量的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)。接下來(lái)，本文將針對(duì)其中三個(gè)關(guān)鍵的制程進(jìn)行介紹。
首先是CP測(cè)試。CP（Chip Probing）指的是晶圓測(cè)試，在整個(gè)芯片制作流程中處于晶圓制造和封裝之間。晶圓（Wafer）制作完成之后，成千上萬(wàn)的裸DIE（未封裝的芯片）規(guī)則的分布滿(mǎn)整個(gè)Wafer。由于尚未進(jìn)行劃片封裝，芯片的管腳全部裸露在外，這些極微小的管腳需要通過(guò)更細(xì)的探針（Probe）來(lái)與測(cè)試機(jī)臺(tái)（Tester）連接。
為什么要進(jìn)行CP測(cè)試？這是因?yàn)?，在半?dǎo)體制造過(guò)程中，Wafer制作完成后，由于生產(chǎn)工藝的復(fù)雜性和多種因素的影響，裸DIE中難免會(huì)出現(xiàn)一定數(shù)量的制造缺陷。這些缺陷可能導(dǎo)致芯片性能下降或功能失效。而CP測(cè)試的主要目的是對(duì)Wafer上的裸DIE進(jìn)行全面檢測(cè)，以識(shí)別和剔除那些存在制造缺陷的殘次品。通過(guò)這一環(huán)節(jié)，我們可以顯著提高出廠(chǎng)的良品率，從而降低后續(xù)封裝和測(cè)試的成本。這不僅有助于提升整體生產(chǎn)效率，還為客戶(hù)提供了更加可靠的產(chǎn)品。另外，在芯片封裝過(guò)程中，有些管腳可能會(huì)被封裝在內(nèi)部，導(dǎo)致這些管腳的功能在封裝后無(wú)法進(jìn)行測(cè)試。
因此，CP測(cè)試成為了評(píng)估這些功能正常性的唯一機(jī)會(huì)。通過(guò)CP測(cè)試，我們可以確保所有關(guān)鍵功能在封裝前都符合預(yù)期要求，從而避免潛在的性能問(wèn)題。此外，一些先進(jìn)的半導(dǎo)體公司還會(huì)根據(jù)CP測(cè)試的結(jié)果對(duì)芯片進(jìn)行性能分級(jí)。這意味著，他們會(huì)根據(jù)芯片的性能差異將其分為不同的等級(jí)，并將這些產(chǎn)品投放到不同的市場(chǎng)。這種策略有助于滿(mǎn)足不同客戶(hù)的需求，并為公司創(chuàng)造更大的市場(chǎng)價(jià)值。
第二個(gè)重要制程則是封裝（Assembly）。常見(jiàn)的封裝形式有：
單列直插封裝（SIP）
雙列直插封裝（DIP）
薄小型封裝（TSOP）
塑料方形扁平封裝（QFP）和塑料扁平組件封裝（PFP）
插針網(wǎng)格陣列（PGA）
鋸齒形直插封裝（ZIP）
球柵陣列封裝（BGA）
平面網(wǎng)格陣列封裝（LGA）
塑料電極晶片載體（PLCC）
表面貼裝器件（SMD）
無(wú)引腳晶片載體( LCC )
多晶片模組（MCM）
以下圖舉例說(shuō)明一個(gè)Assembly制程的重點(diǎn)：
在這個(gè)過(guò)程中需要留意的是，Wafer轉(zhuǎn)換成了Die，其單位也從PCS轉(zhuǎn)換成了EA。比起成品，更應(yīng)注重的是封裝形式。
第三個(gè)要介紹的是FT測(cè)試，也稱(chēng)為Final Test，是半導(dǎo)體行業(yè)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，主要對(duì)封裝后的芯片進(jìn)行最終的性能和功能測(cè)試。
在FT TEST中，測(cè)試設(shè)備會(huì)與芯片的引腳進(jìn)行連接，并通過(guò)施加測(cè)試命令和采集輸出信號(hào)來(lái)評(píng)估芯片在不同工作條件下的性能和功能的有效性。這些測(cè)試旨在確保芯片在實(shí)際應(yīng)用中能夠滿(mǎn)足預(yù)期的性能標(biāo)準(zhǔn)，并具備穩(wěn)定性和可靠性。FT TEST通常包括電學(xué)性能測(cè)試和功能驗(yàn)證等多個(gè)方面。電學(xué)性能測(cè)試主要關(guān)注芯片的電氣特性，如電壓、電流、電阻、電容等，以確保它們符合設(shè)計(jì)要求。功能驗(yàn)證則關(guān)注芯片的各項(xiàng)功能是否按照設(shè)計(jì)要求正常工作，包括邏輯功能測(cè)試、接口測(cè)試等。
此外，FT TEST還涉及對(duì)芯片進(jìn)行環(huán)境測(cè)試和可靠性測(cè)試，以評(píng)估芯片在不同環(huán)境條件下的性能和穩(wěn)定性。環(huán)境測(cè)試可能包括高溫、低溫、濕度、振動(dòng)等條件下的測(cè)試，以確保芯片在各種實(shí)際使用環(huán)境中都能正常工作?？煽啃詼y(cè)試則關(guān)注芯片的壽命和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的老化測(cè)試、溫度循環(huán)測(cè)試等來(lái)評(píng)估芯片的可靠性。
FT TEST是確保半導(dǎo)體產(chǎn)品質(zhì)量的最后一道關(guān)卡，只有通過(guò)這一測(cè)試的芯片才會(huì)被出貨。因此，FT TEST對(duì)于保障半導(dǎo)體元件的性能和可靠性至關(guān)重要。同時(shí)，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，FT TEST也在不斷演進(jìn)和完善，以適應(yīng)更復(fù)雜、更嚴(yán)格的測(cè)試需求。
其中，測(cè)試次數(shù)和測(cè)試程式往往由客戶(hù)決定。
除了上述幾個(gè)制程，半導(dǎo)體封測(cè)行業(yè)中還有其他一些重要的術(shù)語(yǔ)和概念，這些術(shù)語(yǔ)對(duì)于理解行業(yè)操作和流程也十分重要。例如：
Wafer bumping，即晶圓凸塊，是倒裝芯片(flip chip )或圓級(jí)封裝(WLCSP, Wafer Level Chip Scale Package)必不可少的。凸塊(Bumping)是一種先進(jìn)的晶圓級(jí)工藝技術(shù)，在將晶圓(Wafer)切割成單個(gè)芯片之前，在整個(gè)晶圓形式的晶圓上形成由焊料制成的“凸塊”(Bumps)或“球”(Balls)。這些“凸塊”可以由共晶、無(wú)鉛、高鉛材料或晶圓上的銅柱(Cu pillar)組成，它們是將芯片(die)和基板(substrate)互連在一起形成一個(gè)單一封裝的基本互連組件。
COF:Chip on Film。薄膜覆晶封裝,是運(yùn)用軟性基板電路(flexible printed circuit film)作為封裝晶片的載體，透過(guò)熱壓合將晶片上的金凸塊(Gold Bump)與軟性基板電路上的內(nèi)引腳(Inner Lead)進(jìn)行接合(Bonding)的技術(shù)。
COG:Chip on Glass。是一種將IC與玻璃基板相互連接的先進(jìn)封裝技術(shù)，液晶顯示器(LCD Panel)模組工廠(chǎng)取得驅(qū)動(dòng)IC后，利用覆晶(Flip Chip)技術(shù)以ACF導(dǎo)電膠(ACF全稱(chēng)Anisotropic Conductive Film,即異方性導(dǎo)電膠)為中間介面，將驅(qū)動(dòng)IC上的凸塊(Bump)與LCD面板上的ITO端點(diǎn)接合，主要應(yīng)用于液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)IC封裝。
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由此可以看出，一種半導(dǎo)體產(chǎn)品的誕生，背后蘊(yùn)藏著數(shù)百道精密工序的交織。其制程之復(fù)雜，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：
精細(xì)的工藝流程：半導(dǎo)體封測(cè)涉及多個(gè)精細(xì)的工藝流程，如芯片的切割、減薄、貼裝、焊接、封裝、測(cè)試等。每個(gè)步驟都需要精確控制各種參數(shù)，如溫度、壓力、時(shí)間等，以確保芯片的性能和可靠性。例如，在切割過(guò)程中，需要使用高精度的切割設(shè)備，將晶圓切割成獨(dú)立的芯片，這要求切割精度極高，以避免損壞芯片或影響其性能。
嚴(yán)格的質(zhì)量要求：半導(dǎo)體封測(cè)行業(yè)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量要求極為嚴(yán)格，因?yàn)槿魏挝⑿〉娜毕荻伎赡軐?dǎo)致芯片性能下降或失效。因此，在制程中需要進(jìn)行多次質(zhì)量檢測(cè)和控制，如外觀(guān)檢查、電性能測(cè)試等，以確保每個(gè)芯片都符合規(guī)格要求。
高度自動(dòng)化的生產(chǎn)線(xiàn)：由于半導(dǎo)體封測(cè)制程的復(fù)雜性和質(zhì)量要求，生產(chǎn)線(xiàn)通常采用高度自動(dòng)化的設(shè)備和系統(tǒng)。這些設(shè)備和系統(tǒng)需要具備高精度、高穩(wěn)定性和高可靠性，以確保制程的穩(wěn)定性和一致性。例如，自動(dòng)化貼片機(jī)可以快速準(zhǔn)確地將芯片貼裝到基板上，自動(dòng)化測(cè)試設(shè)備可以對(duì)芯片進(jìn)行全面的電性能測(cè)試。
潔凈的生產(chǎn)環(huán)境：半導(dǎo)體封測(cè)需要在高度潔凈的環(huán)境中進(jìn)行，以避免灰塵、顆粒物等污染對(duì)產(chǎn)品的影響。因此，生產(chǎn)線(xiàn)通常建在潔凈室中，并采用各種空氣凈化技術(shù)，如高效過(guò)濾、層流送風(fēng)等，以確保生產(chǎn)環(huán)境的潔凈度。
相信敏銳的顧問(wèn)們也已經(jīng)察覺(jué)到，以上種種特點(diǎn)，給SAP項(xiàng)目的實(shí)施帶來(lái)了諸多挑戰(zhàn)，包括：
數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜性：半導(dǎo)體封測(cè)制程涉及大量的數(shù)據(jù)，包括設(shè)備參數(shù)、工藝流程、質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果、產(chǎn)品追溯信息等。這些數(shù)據(jù)需要在SAP系統(tǒng)中進(jìn)行準(zhǔn)確、高效的處理，以支持企業(yè)的生產(chǎn)管理和質(zhì)量控制。然而，由于制程的復(fù)雜性，數(shù)據(jù)的收集、整合和分析變得異常困難，需要SAP顧問(wèn)具備深厚的行業(yè)知識(shí)和技術(shù)背景。
業(yè)務(wù)流程的定制化需求：半導(dǎo)體封測(cè)企業(yè)的業(yè)務(wù)流程往往具有高度的定制化需求，因?yàn)椴煌髽I(yè)的產(chǎn)品、設(shè)備、工藝等都有所不同。這使得SAP系統(tǒng)的實(shí)施需要進(jìn)行大量的定制化配置和開(kāi)發(fā)工作，以滿(mǎn)足企業(yè)的特殊需求。顧問(wèn)需要深入了解企業(yè)的業(yè)務(wù)流程和制程特點(diǎn)，提供針對(duì)性的解決方案。
質(zhì)量控制和追溯的挑戰(zhàn)：半導(dǎo)體封測(cè)行業(yè)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求極高，使得SAP系統(tǒng)需要發(fā)揮強(qiáng)大的質(zhì)量管理和追溯功能，能夠支持企業(yè)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全面的質(zhì)量監(jiān)控和追溯。這也是實(shí)施過(guò)程中的一大難點(diǎn)。
集成和協(xié)同的挑戰(zhàn)：半導(dǎo)體封測(cè)行業(yè)的供應(yīng)鏈涉及多個(gè)環(huán)節(jié)和多個(gè)企業(yè)，如原材料供應(yīng)商、設(shè)備制造商、物流企業(yè)等。SAP系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)與這些外部系統(tǒng)的集成和協(xié)同，以確保數(shù)據(jù)的共享和業(yè)務(wù)流程的順暢進(jìn)行。然而，由于半導(dǎo)體行業(yè)的特殊性，這些集成和協(xié)同工作往往面臨諸多挑戰(zhàn)，如數(shù)據(jù)格式不一致、系統(tǒng)接口不兼容等。
的確，半導(dǎo)體行業(yè)相關(guān)的SAP項(xiàng)目實(shí)施因其專(zhuān)業(yè)性和復(fù)雜性而顯得頗具挑戰(zhàn)性，這對(duì)于顧問(wèn)而言無(wú)疑是一個(gè)不小的考驗(yàn)。然而，無(wú)論身處哪個(gè)行業(yè)，持續(xù)提升自身的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)和技能水平都是我們應(yīng)當(dāng)重視的任務(wù)。只有這樣，方能在面對(duì)層出不窮的挑戰(zhàn)和不斷更新的技術(shù)時(shí)，保持敏銳的洞察力和應(yīng)變能力，從而更好地適應(yīng)并應(yīng)對(duì)各種新情況和新問(wèn)題。這既是我們職業(yè)成長(zhǎng)的必經(jīng)之路，也是為客戶(hù)提供卓越服務(wù)的關(guān)鍵所在。
（文章轉(zhuǎn)自微信公眾號(hào)：愛(ài)記不記的記憶碎片，作者：姚靜嫻）
