半导体

存储多元化发展 检测设备变革期来临

作者:顾鸿儒来源:中国电子报、电子信息产业网发布时间:2019-03-25 10:29我要评论

20世纪70年代末期,国外开启了对于存储测试技术的研究,而国内在1983年首次提出研究数据的存储测试方法,在80年代至90年代,中国研制成功存储测试系统。但是到了今天,随着人们对智能化的追求步伐越来越快,数据爆炸式增长,市场对大容量存储器有了硬性需求,单个的存储芯片已经难以满足设备运行中大量数据流的读取和储存。于是,各大存储设备厂别出心裁,推出了一种创新模式,也就是“叠加存储”——将多个存储器与逻辑芯片封装在一起,形成单独的芯片。一方面,在逻辑芯片的帮助下,存储芯片可以完成较高速度的读取;另一方面,多个存储芯片叠加在一起,增大了存储容量。但是,这种方法在满足市场对存储器性能要求的同时,也对存储器测试设备厂商也产生了一定的挑战。

迈向中档测试设备

据SEMI统计,2018年全球半导体测试设备销售额约54亿美元。中国大陆半导体测试设备市场空间或超8亿美元,其中模拟测试机市场空间约4亿~5亿元。随着中国集成电路产业的快速发展,国产半导体测试设备技术不断进步,模拟、电源、存储和分立器件测试机正逐步迈向海外市场,部分国产测试设备公司主动向海外扩张寻找新的增量。

半导体测试设备是半导体制造链中不可或缺的一环。按照层次的不同可以分为高、中、低三档。高端产品主要针对高性能CPU,DSP,高速、大容量存储器及高端SOC、ASIC电路;终端产品主要针对消费类IC、通用类的存储器、微控制器、数/模混合IC及不断出现的SoC、ASIC类芯片;低档产品是指一些独特的数字测试系统。在这三类测试设备中,国内目前主要偏重于低档产品,但是随着近几年的发展,向中档产品迈进的趋势越发明显,在各路资金的支持下,国产中档测试系统已经研制成功,目前正进入小批量生产阶段。

在中档产品中,全球ATE设备的市场空间里,SoC测试机占比70%以上,存储器测试机占比约20%,剩余10%为其他类型的测试机。爱德万和泰瑞达是全球中高档最大的自动化测试设备(ATE)供应商,共占全球市场份额80%~90%,在存储器测试领域,两者也是业内标准,中国的嘉合劲威在去年发布了自主研发的存储颗粒测试设备——银芯一号、二号。银芯一号主要针对的是闪存的存储颗粒,而银芯二号主要针对固态硬盘的存储颗粒。

存储器升级,测试设备面对挑战

但是,现在的存储器测试设备与以往又有一些不同。产生变化的原因来自于存储器近几年的发展趋势。例如Flash,大容量存储成为了一种需求,市场对存储芯片的消耗越来越客观,为了迎合消费者的需求,存储厂商选择将存储器“封装化”。

“许多个Flash一起封装到一颗小芯片内,叠加到一起,既能产生高速接口,又能满足容量的扩充。例如,现在人们用手机拍照,你会发现有时拍完景色后,照片是慢慢的变为高清图片的,但是当Flash封装到一起后,人们用手机拍照片,就可以在手机屏幕显示出影像的同时,快速地实现高清存储。”泰瑞达(上海)有限公司中国区总经理晏斌告诉《中国电子报》记者。

这种存储器变化趋势既能解决高速接口,又能满足扩大容量,但是却对存储器设备制造厂商带来了许多挑战。晏斌告诉记者,在单独芯片上封装到一起的,不仅仅有多个Flash,还有除了存储器之外的其他芯片。例如,逻辑芯片以及控制芯片。“因为Flash是叠加在一起的,就需要存储器控制芯片来进行存储位置的管理。这就意味着,存储设备在进行检测的时候,代码算法不能像以前一样只进行存储器的检测,还要对相应的逻辑芯片、控制芯片等进行检测,这就不是单单的存储检测了。”晏斌说。

“以前的设备,我们只要测试Flash就可以。加入逻辑芯片后,检测设备须进行两次检测。第一次检测Flash是否质量过关,第二次检测高速,也就是逻辑芯片和控制芯片的性能是否过关,这使存储测试设备厂商需要一笔很大的投资。”晏斌说。

除此之外,晏斌还表示,目前的技术,两道测试还无法进行同时监控,如果两者之间出现交互问题,是无法检测出来的。“这是很大的挑战。我们必须有一种新的机器,能够同时检测两者。泰瑞达经过很多努力,才能够使得基材在老的测试设备上进行简单的升级,来同时完成对存储芯片的检测以及对逻辑芯片、控制芯片的检测。”晏斌说。

“从Flash的角度来说,这种封装在一起的办法会是一种趋势,未来的封装也会多样化,各种器件或许都会加入其中,这对存储设备检测厂商来说,既是趋势,也是挑战。”晏斌说。

顺应趋势,本土厂商需要抓住机遇

目前国内嘉合劲威推出的存储颗粒测试设备银芯一号和银芯二号的检测过程包括基础测试、DC测试(开短路测试、漏电测试、IDD测试等)、功能测试/模拟测试、速度测试、老化测试等,尚无对存储控制芯片以及逻辑芯片的测设功能,国内厂商虽在低端产品上布局很多,但是中端产品的测试设备,例如存储器的测试以及叠加Flash的测试设备还需要进一步发展。

随着国家集成电路产业投资基金(大基金)的推动、科技创新战略的提升、政策扶持力度的加强,国产存储品牌开始崭露头角,本土的存储封装测试设备也开始萌芽,这无疑将给国产存储行业带来发展机会。一方面,国际ATE龙头在技术方面以及市场拓展方面均面临平台期。另一方面,本土晶圆厂商、封测厂商发展迅速,尤其是2019年会有很多本土晶圆产品推向市场,为本土测试设备业创造重大崛起机会。此外,终端消费产业进入变革期,测试需求逐渐趋向多元化,对客户的服务将会更加细分,这就容易衍生出很多细小的领域,为国内测试设备厂提供更多的机遇。

进入2019年,全球半导体市场进入转折期,虽然成长速度要较2018年缓慢很多,但是在中国整个大环境的作用下,中国厂商有机会出现逆市增长,尤其是存储器测试设备厂商。但是存储器测试设备厂商发展离不开整个产业链上下游的共同努力,作为半导体制造过程中的重要一环,存储器测试设备厂商仍需要与伙伴精诚合作,共同发展。


责任编辑:顾鸿儒
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