驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體工業(yè)發(fā)展的動(dòng)力是什么？是人們對(duì)自然學(xué)習(xí)語(yǔ)言、人工智能、自動(dòng)駕駛、視頻監(jiān)控、增強(qiáng)/虛擬現(xiàn)實(shí)、5G通信、個(gè)人醫(yī)療、可再生能源以及智能電網(wǎng)的需求。表面上看，這些需求五花八門(mén)，但透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)后，我們可以驚奇地發(fā)現(xiàn)他們存在許多共同點(diǎn)，比如數(shù)以億計(jì)的計(jì)算能力、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展能力、高效的能源管理能力，以及多維感知的能力。而實(shí)現(xiàn)這些系統(tǒng)級(jí)能力的基礎(chǔ)是關(guān)鍵器件的性能升級(jí)，比如處理器的堆核升頻，網(wǎng)絡(luò)的異質(zhì)互聯(lián)，以及感知層的提精降耗等等。

后摩爾時(shí)代，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)面臨變革

根據(jù)Omdia發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，目前半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)內(nèi)增長(zhǎng)最快速的三個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域分別為汽車處理、數(shù)據(jù)中心服務(wù)器處理和高級(jí)移動(dòng)半導(dǎo)體領(lǐng)域，預(yù)計(jì)未來(lái)5年的增長(zhǎng)率分別為16%、12%和7%。受高速、高算力和高帶寬需求的影響，這些應(yīng)用領(lǐng)域的處理器工藝制程已經(jīng)邁向新節(jié)點(diǎn)，達(dá)到了市場(chǎng)上最先進(jìn)的5-7nm級(jí)別，預(yù)計(jì)到本世紀(jì)末將達(dá)到1nm的范疇。

圖 | Fab 數(shù)字制程節(jié)點(diǎn)快逼近1nm

工藝節(jié)點(diǎn)的提高不僅意味著產(chǎn)品面世周期的延長(zhǎng)，成本的指數(shù)型增長(zhǎng)，還面臨隨著單芯片集成度不斷提高、算力越來(lái)越密集、晶圓面積不斷增大后，良率和產(chǎn)量開(kāi)始走下坡的挑戰(zhàn)。有數(shù)據(jù)表明，當(dāng)單芯片晶圓面積只有10 mm2時(shí)，良率可達(dá)70%以上，而當(dāng)單芯片晶圓面積增長(zhǎng)到360 mm2時(shí)，良率已經(jīng)降至15%左右。

所以業(yè)界開(kāi)始尋求降本增產(chǎn)，加速產(chǎn)品上市的方法。而以chiplet構(gòu)成的系統(tǒng)可以說(shuō)是一個(gè)“超級(jí)”異構(gòu)系統(tǒng)，給傳統(tǒng)的異構(gòu)SoC增加了新的維度。業(yè)內(nèi)專家稱，采用經(jīng)過(guò)充分測(cè)試和驗(yàn)證的chiplet可以大大縮短產(chǎn)品的上市時(shí)間，降低芯片的研發(fā)成本。這樣做的好處是可以根據(jù)需要利用不同的制程節(jié)點(diǎn)來(lái)優(yōu)化目標(biāo)設(shè)計(jì)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，單芯片面積同為360 mm2時(shí)，采用4顆小芯片的方案良率可從上述的15%提升至37%左右。

圖 | 與單片芯片相比，晶粒chiplet技術(shù)可實(shí)現(xiàn)更高的產(chǎn)量

不過(guò)有一點(diǎn)是無(wú)論如何都避免不了的，那就是先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)下多樣的低核心電壓，以及功能堆疊下的峰值電流的增加，因此從處理器到應(yīng)用系統(tǒng)，所需的電源管理系統(tǒng)也變得愈加復(fù)雜?？偨Y(jié)下來(lái)就是，更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力將拉動(dòng)更高復(fù)雜性、更高性能的電源管理市場(chǎng)的發(fā)展。

談到電源管理，我們不得不說(shuō)一說(shuō)當(dāng)前火熱的汽車電子市場(chǎng)。隨著汽車智能網(wǎng)聯(lián)、電動(dòng)化趨勢(shì)的不斷發(fā)展，汽車電子成本占比將達(dá)到整車成本的50%，包括AI芯片、MCU、傳感器、通信模塊、電池管理、DC/DC電壓轉(zhuǎn)換器、牽引電機(jī)逆變器、車載充電器，以及其他系統(tǒng)的電氣化設(shè)備等，同時(shí)需求總量正呈現(xiàn)指數(shù)型攀升趨勢(shì)。

此外，隨著汽車電動(dòng)化和智能化的普及，新能源汽車的持續(xù)快速放量，電動(dòng)汽車中的核心部件——功率半導(dǎo)體的需求量新增巨大。然而Si材料在經(jīng)歷了70年的開(kāi)發(fā)后，到達(dá)了它的材料極限，傳統(tǒng)的IGBT和HVMOS在效率和功率密度上都存在不足。此時(shí)，擁有更快切換速度、溫漂損失小、功率密度更高、集成度更高的第三代半導(dǎo)體材料制成的SiC和GaN FET被搬上了汽車電子的舞臺(tái)，并將逐漸占領(lǐng)市場(chǎng)。

驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體工業(yè)發(fā)展的動(dòng)力，正讓測(cè)試面臨挑戰(zhàn)

無(wú)論是云服務(wù)器、5G通信、人工智能還是汽車電動(dòng)化智能化的發(fā)展，都會(huì)對(duì)半導(dǎo)體測(cè)試帶來(lái)挑戰(zhàn)。

圖 | SoC測(cè)試示意圖

比如SoC工作在多樣的低核心電壓（<1V）下，但整個(gè)系統(tǒng)的峰值電流又很高（10-100A），于是為了滿足這個(gè)趨勢(shì)的需求，業(yè)界開(kāi)發(fā)出了低噪聲、高效率，被稱為負(fù)載電裝置的功率調(diào)節(jié)器。而這些器件在出廠前需要經(jīng)過(guò)更高水平的負(fù)載和過(guò)流測(cè)試，更低且更精確的導(dǎo)通電阻RDS(on)的測(cè)量。

再比如電動(dòng)汽車的BMS，通常單節(jié)電池的電壓范圍是3.6V-4.7V，所以其輸出和測(cè)量精度就要求在0.1mV左右。同時(shí)，在25個(gè)單元電池的監(jiān)控中，其浮地共模電壓要達(dá)到120V，以適應(yīng)在最高單元上運(yùn)行高達(dá)120V的現(xiàn)代BMS設(shè)計(jì)，所以這是一種高共模電壓下的高精度電壓測(cè)量。

值得一提的是，針對(duì)這些高電壓、大電流、高精度的測(cè)試，泰瑞達(dá)的測(cè)試缺陷模型是非常完善的。

此外，在這兩個(gè)例子中，還同時(shí)面臨激增的產(chǎn)能需求，泰瑞達(dá)為了降低合作伙伴測(cè)試成本的ASP壓力，提高資本投資的效率和回報(bào)，增加了并行測(cè)試的站點(diǎn)數(shù)（從原來(lái)的4個(gè)站點(diǎn)增加到16/32個(gè)站點(diǎn)），大大擴(kuò)容了吞吐量。