集成电路测试的意义和作用
​董淼
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​董淼,. 集成电路测试的意义和作用[J]. 电路系统研究,2022.12. DOI:10.12721/ccn.2022.157224.
摘要: 在电子工业中,集成电路占到了电子产品的70%以上。由于集成电路具有高密度、高集成度、高可靠性、低成本等特点,集成电路对其生产质量控制要求很高。为保证集成电路生产过程的质量和效率,必须对集成电路进行严格测试。集成电路测试是指通过对集成电路进行静态、动态、微机电系统测试,分析是否符合预期的质量目标,并据此制定有针对性和可执行的验证方法和测试程序,来保证集成电路在工艺制造和测试过程中达到预期要求,最终保障其质量。因此,本文对集成电路测试的意义进行了深入分析和研究。
关键词: 集成电路;测试分析;作用意义
DOI:10.12721/ccn.2022.157224
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引言

我国是世界上生产和消费国之一,消费电子产品、计算机、通信产品及汽车三大领域占据全球市场份额的80%以上,集成电路产业也是如此。随着国内经济转型和电子产业不断发展,对性能控制、可靠性及节能减排要求越来越高,芯片加工难度、工艺复杂度越来越大,芯片封装速度、器件间互联次数也越来越多。 

一、集成电路测试的意义分析

通过集成电路测试,对整个产品的性能进行分析和判断。测试能发现集成电路产品在设计过程中存在的缺陷的严重程度,能够使设计人员认识到工艺制造中存在不足并及时改进。此外,由于测试需要分析产品可能存在的质量问题和故障点,并制定有针对性和可执行的验证方法和测试程序来保证产品符合预期品质和设计要求。随着中国经济发展,人们的生活水平不断提高,电子产品以其越来越智能化、多元化、集成化、低成本化、智能化等特点正逐渐取代传统产品;而且集成电路市场规模不断扩大。越来越多的电子元器件生产企业开始关注集成电路设计、研发和生产工作,为了更好地满足市场需求及实现经济发展、社会进步与环境保护的目标,集成电路产业发展迎来了前所未有的机遇与挑战。1、我国集成电路产业已经进入快速发展时期

我国集成电路产业是一个以制造业为主的产业,涉及的主要领域是电子产品的封装、 IC设计以及元器件封装。其中,集成电路封装和 IC设计占到我国电子元器件行业90%以上的份额。虽然近年来中国在集成电路产业上投入了大量资源与力量进行研究与开发,随着我国政府对信息技术产业重视程度越来越高,我国集成电路企业也随着国家产业政策而迎来了快速发展时期,已形成了以集成电路制造为核心和相关配套行业为支撑的较为完整配套产业体系,为我国集成电路行业整体发展奠定了坚实基础。2、集成电路产业对我国集成电路产业升级起到了很大帮助

目前,中国市场上的智能手机、平板电脑、数码相机、智能手机等电子产品均离不开芯片。但在中国市场上,高端芯片的需求却是完全被国外产品垄断且价格高昂。如果一个国内品牌的低端芯片不能与国外芯片品牌竞争的话,那将会是一个极大的损失。所以芯片设计人员要想让自己研发的芯片在市场上具有竞争力,首先要有自己核心业务技术,这样才能实现自我价值。 3、实现中国集成电路技术自主创新是我国工业结构调整和转型升级的重要手段

随着集成电路技术向下发展和产业结构调整与转型升级,我们必须加强技术研发能力,增强自主创新能力和自主品牌竞争能力,才能摆脱对国外技术和产业资源的依赖。因此作为国家集成电路产业发展战略方向指导,推动国家相关行业和企业加强对集成电路产业知识产权战略自主知识产权和自主创新能力建设,已经成为国家加快建设创新型国家、提升自主知识产权优势和推动产业转型升级的重要手段。4、中国集成电路产业具有强大创新能力和市场竞争力

中国的芯片制造工艺先进,在高端芯片方面一直处于国际领先地位。目前,集成电路企业在集成电路设计和制造方面形成了完备的研发能力和生产能力。我国通过产学研用相结合的方式,实现了一大批在国内外具有影响力的企业在集成电路产业发展方面的投入与贡献。

二、集成电路测试的应用领域

集成电路测试应用领域广泛,主要集中于消费类电子产品、计算机和通信产品集成电路测试主要应用于消费类电子产品、计算机和通信产品以及汽车等行业。消费类电子产品和计算机行业是我国集成电路行业中需求最大、发展最快的两个行业。由于电子行业具有产品特性和技术要求严不严的特点,要求集成电路必须有良好的性能才能适应激烈的市场竞争。在电子产业的不同环节中,集成电路测试都有不同领域的应用,从而形成了完整的系统测试体系。一般分为静态测试和动态测试两大类,静态验证包括:对电路的各种状态进行检查;动态测试则主要包括:对电路从静态到动态的运行方式检测;而模拟测试(包括电磁兼容性、电磁兼容和热稳定性)方面主要是对集成电路在使用过程中是否能达到预期功能水平进行检测。当前我国集成电路生产企业的技术水平与国际先进水平差距较大,在产品的可靠性和稳定性及封装速度等方面存在不足,不能满足日益增长的市场需求。

例如,消费类电子产品中,消费电子产品中应用了很多的新技术,如蓝牙技术、 LBS技术,如智能手机、平板电脑等等。这些电子技术,应用范围非常广泛,从最基本的通信产品到各种高端产品都有涉及。由于这些电子产品要求复杂,涉及大量的 IC设计与制造厂商,因而集成电路测试技术人员需要投入大量力量做好产品的研发和产品质量检测工作。同时需要开发具有高性能计算能力、支持多种终端应用程序和终端设备的完整系统测试方案。除了要对集成电路进行整体设计与仿真之外,还要通过产品的封装方式来进行测试。目前国内外有很多消费类电子产品如手机、平板电脑、个人电脑及各类家庭消费电子产品如电视机、洗衣机等产品已经开始使用 EMC功能测试来检测其可靠性。

计算机和通信产品包括服务器、平板电脑、手机等,以通信功能为主。集成电路测试则可以从芯片设计到封装的各个环节,对芯片进行可靠性评估,从而提高产品生产效率和品质,保证产品质量。近年来信息技术快速发展,计算机系统对电源管理以及内存测试技术发展十分迅速,测试技术也在不断发展。各种模拟器在测试方法上有很多不同的形式。其中 Terraform的仿真实验技术可以让用户通过硬件模拟器直观感受电路的工作状态及硬件功能; Axios则利用虚拟系统来模拟系统实现信号传输和处理; Quartus则可以提供一种高水平的模拟测试方法——仿真和模拟校准; ARM的仿真和分析系统可以帮助工程师更好地识别与评估系统中每一个元件和模块的功能及其可靠性变化。

汽车用半导体集成电路主要应用于汽车电子系统中的汽车安全系统与辅助系统,包括蓄电池管理系统、 ABS系统和自动刹车系统。汽车安全系统主要包括制动系统、转向系统和车身电子控制系统等。汽车安全系统要求车辆各系统中的电子元件和信号必须在一定范围内保持稳定工作且在整个寿命周期内处于工作状态;其电子元器件和信号必须具备较高灵敏度和可靠性;其功能和性能应符合其设计或制造要求;整车或零部件应具有较大冗余、可靠传输与保护能力;整车及零部件功能应与整车产品的系统功能相协调;车身电子控制系统应与整车系统相协调等等。汽车安全机构是汽车半导体集成电路应用最广泛的领域之一。汽车集成电路在汽车上的应用要用到以下四种部件:仪表、通信设备、电源以及车载电子设备。仪表可包括仪表显示器和车载音频记录设备以及车载计算机等;通信设备包括车载电话;车载电脑具有控制电源和空调系统等功能;车载电子设备包括可行驶汽车中所用电子电器等;车载计算机作为汽车半导体集成电路在汽车工业中的最终用户之一。 

参考文献

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