3nm时代即将到来，ATE测试机有了这些明显变化

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）ATE（Automatic Test Equipment）测试机在半导体领域是指检验IC（集成电路）功能完整性的设备，随着工艺制程逐渐精进，单位芯片面积内容纳的晶体管数量也与日俱增，芯片复杂度及集成度指数级增长，芯片测试在设计、开发、制造和封装环节的重要性更加凸显，尤其是在芯片设计和开发阶段，高可靠性测试能够极大地规避流片失败对企业人力和物力造成的巨大创伤。

作为全球著名的ATE测试机供应商，泰瑞达（Teradyne）的半导体测试产品专用于满足独立集成电路、片上系统和系统级封装设备开发人员和制造商的需求，领域涉及汽车、工业、通信、消费者、智能手机、计算机和电子游戏应用等。

近日，电子发烧友记者和泰瑞达中国区销售副总经理黄飞鸿围绕泰瑞达Ultra FLEX plus SoC 设备测试平台以及ATE测试机后续发展趋势进行了深入交流，在摩尔定律持续精进的情况下，ATE测试机又会迎来哪些显著的变化。

图1：泰瑞达中国区销售副总经理黄飞鸿

根据SEMI发布的统计数据，2020年全球半导体设备市场规模达711.9亿美元，同比增长19.15%。其中，半导体测试设备市场规模达60.1亿美元，同比增长19.72%。按照SEMI的预测数据，2022年全球半导体测试设备市场规模预计将超过80亿美元。从2020年的统计情况来看，在测试机、分选机和探针台三类测试设备中，测试机仍占据较大份额，占比达到63.1%。

黄飞鸿表示，“2020年之后芯片代工制程已经进入5nm，未来将持续进入3nm、2nm，给ATE测试机带来很大的挑战，芯片内晶体管数量的增长速度超过本身可测试设计的技术。同时，芯片的生命周期越来越短，消费类芯片的迭代周期已经缩短至1年，甚至是AI芯片和AP高复杂度芯片也开始逐年迭代。这些都是复杂性因素，因此我们将这个时代定义为复杂性时代。”

复杂性时代第一个显著变化是测试时间的增长，根据黄飞鸿的描述，如下图2所示，蓝色线条是大数字芯片，能够看出当前的测试时间相较于2015年已经增长了2.5倍，后续可能达到3倍以上的测试时间。

图2：测试时间变化趋势

而从图3能够看出，以前在模拟和射频芯片里面，测试时间所占比重很大的是模拟测试，而现在随着工艺越来越先进，Trim测试这项额外多出来的测试所占的时间比重越来越高。

图3：模拟和射频芯片测试时间情况

复杂性时代第二个显著的挑战是每颗芯片的裸片尺寸是不断增加的，与之相对应的裸片失效的概率也在增加，导致每一片晶圆第一次量产的良率都不高，部分芯片的初次良率已经跌破10%。因此，随着晶体管数量的增加，满足最低质量标准所需的故障覆盖率也成为了一个巨大的挑战。与此同时，各行业对芯片的要求却越来越高。

黄飞鸿特别强调，复杂性时代对测试机的要求是，测试一定要测的准， 为管理测试成本，面对测试时间增加，测试单元必须更效率。

为了帮助 AI 和 5G 网络等行业提升测试效率，泰瑞达基于UltraFLEX和IG-XL平台方案的成功经验推出了UltraFLEX plus。根据黄飞鸿的介绍，目前UltraFLEX在全球已经有接近6000套的装机量，而IG-XL平台方案在截止到2020年Q3的统计数据显示已经装机接近1.4万套，泰瑞达培养了超过1万名IG-XL程序开发人员，该代码库已部署在全球超过 92% 的 IC 制造商中，过去6年之中，每年全球芯片行业评比中，IG-XL连续六年被评为使用率NO.1的软件。基于统一的软件平台，UltraFLEX plus能够与UltraFLEX无缝兼容，可以极大地提升测试工程师的测试效率。

图4：IG-XL软件装机量

在谈到产品优势时黄飞鸿讲到，UltraFLEX plus能够将IC量产所需的测试单元数量减少了 15%-50%，进而提高生产效率。对于设计公司而言，意味着更短的时间内能够测出更多的芯片；对于下游工厂来说，可能只需要买一台设备产出率便等同于原来1.5台设备。

能够做到如此显著的测试效率提升主要源自UltraFLEX plus上的三大创新。

首先，UltraFLEX plus引入了创新的PACE运行架构，以最小的工程量创造出最高的测试单元产能，如下图5所示，PACE是并发先进指令集架构，每个板卡上面都有自己的CPU可以独立运算，得益于分布式多控制器 (DMC) 计算架构，以及板卡硬件数据带宽的提高，使得测试效率显著提升。

图5：PACE运行架构

其次，UltraFLEX Plus有Q6到Q12到Q24三种不同的机台配置，并采用全新一代数字板卡，包括下一代数字板卡UltraPin2200，新一代用于核心电源供电的板卡UVS64，高密度、高灵活性的通用电源板卡UVS256-HP以及下一代高密度模拟板卡UltraPAC300等。其中，Q24最多可以容纳12288个数字通道，满足市面上几乎所有的需求，更大的测试头能够打造更多测试工位，且可以降低测试台的PCB层数，明显改善电源完整性或者信号完整性等关键性能，拥有更好的测试经济性和测试效率。

第三，UltraFLEX Plus上面的Broadside应用接口简化了DIB路由，并改善工位间结果一致性，从而加快上市时间。与传统的ATE相比，Broadside DIB结构，将板卡较原先结构旋转了90度，因此板卡的资源，能够向芯片区域并行传送。这意味着每个工位，都能够获得与之匹配的信号传输路径。通过简化原本复杂的 DIB布局，实现更快的上市时间、更多的工位数和更高的PCB良率。

面向未来，黄飞鸿表示，今年4nm已经逐渐开始放量，未来马上会引来3nm和2nm，对测试设备提出的要求有两项：其一，更高的数据率下面如何保证采样的精度；其二，单芯片集成的晶体管密度指数级增长，扫描量可能超过1G，对单通道下面能存储的向量深度提出了更高要求。UltraFLEX plus的扫描量深度最大可以容纳19.2G，目前来看能够满足3nm和2nm需求。

芯片科普 ATE测试如何入门？天花板多高？

实不相瞒，这是某个社交平台上的招聘信息。从2021年到今年，招聘需求还在。

我们至少可以从中获得三点信息：

1、ATE目前没有对口的课程；

2、ATE岗位招聘需求持续存在；

3、常规的招聘平台已经不能满足企业了，得在各种平台捞人才。

到底什么是ATE测试？

芯片测试是一个复杂的系统工程，有很多不同的概念和手段，比如功能测试、性能测试、电气测试、晶圆测试等等。

图源：刘安康《基于ATE的SoC芯片测试系统开发与应用》

可以看到，测试的种类很多，可以根据其目的的区别分成不同类型的测试。但归根结底，测试是要完成这几个目的：

测试过程是否有误？制造过程是否存在缺陷？设计是否存在偏差？用户提出的设计需求是否存在矛盾？

随着芯片设计的发展，芯片内部的集成度越来越高，芯片测试也面临着挑战：如何加大测试覆盖率？如何在有效时间内进行测试并控制测试成本？

这就需要专业的机台来帮助人类工作了，也就是ATE设备。

ATE，Automatic Test Equipment，顾名思义就是“自动测试设备”。现在大多数半导体制造厂家采用的集成电路测试方式都是通过ATE设备完成的。

ATE测试设备可以完成很多不同种类的测试，其中最主要的就是CP测试和FT测试。

CP测试， 就是对晶圆上的die进行测试。一般应用在功能测试和性能测试中，测试芯片功能是否正常，然后筛掉故障片。

FT测试， 就是对封装后的芯片进行测试。主要应用在功能测试、性能测试和可靠性测试中，确保芯片在最终成品状态下工作正常。

所以我们在招聘软件中查看任何ATE测试岗位JD的时候，一定写着一条“完成CP/FT测试开发及调试” 。

ATE测试的工作内容和要求？

ATE测试工程师要做的就是使用ATE测试机完成芯片产品的测试。说得再具体一点，包括但不限于：

· 负责芯片功能、性能和可靠性测试。

· 制定芯片测试方案、计划及测试环境搭建。

· 调试测试程序。

· 撰写测试计划和测试报告。

那么学什么专业能做ATE测试呢？一般来说本科及以上学历 就可以，本科学历比较友好，实际招聘中本科占比64.9%左右 。专业限制也不算很严格，微电子、集成电路、电信、自动化、电子类等相关专业 都可以。

基础知识要求： 对数字/混合/模拟/RF各类型集成电路有一定认识；拥有芯片测试原理的理论知识储备；了解CPU/GPU，对通用接口/高速接口有一定了解。

软件技能要求： 对ATE测试机熟练操作，掌握ATE测试机的编程环境；熟悉C/C++/VB，有基本的编程经验。

硬件技能要求： 掌握loadboard /probe card的制作过程，掌握基本layout技能。

其实目前并没有严格意义上的科班生 ，高校并没有相关课程。现在ATE工程师的主要培训途径就是用人单位自主培训。这样就很难实现大批量的人才培养，人才缺口也很难补足。

ATE的薪资和职业发展前景？

这是来源于公开平台的信息，可见ATE岗位的岗位天花板和钱景都是很光明的。

但话说回来，大佬级别对于现在尚在尚处在小白阶段的同学来说确实比较遥远，所以我们从平均水平来看看薪资。

ATE测试工程师岗的平均月薪18k+ ，中位数为17k+，其中12k-17k工资占比最多，约22%。

上述的是平均薪资水平，如果用工作经验和能力做个区分的话，可以粗略地分成三个阶段：

初级工程师阶段（6k - 12k）： 具备一种测试机平台的操作能力；能进行简单功能参数测试程序的编写；对于简单测试异常可以进行分析和解决。

中级工程师阶段（10k - 20k）： 能熟练运用一种测试机，了解其优缺点，对其他同类型测试机也有一定认识；针对复杂芯片可以编写测试程序；对测试中发生的异常可以通过分析判断异常原因。

高级工程师阶段（20k - 40k）： 能熟练运用至少两种测试机，对测试机有清晰认识；可以完成复杂芯片制定完整测试方案并编写测试程序；针对测试中发生的问题有清晰的处理思路，并能通过分析发现问题所在并解决。

再往上还有专家、总工级别的，年薪自然超百万，此处不再赘述。这是一个越做越吃香的岗位，所以刚入行的首要任务是先把初级工程师的技术基础搞扎实。

如果还不了解ATE这个岗位，可以去芯学长网站：芯片设计_IC设计_专业的集成电路资讯网站_芯学长去了解了解，有ATE岗位的详细介绍。

芯学长

ATE岗位需求有多大？

2023年，各类企业对ATE测试工程师岗位的需求较2022年同期对比增长88%，2022年较2021年增长了96%。上海对于ATE的招聘需求量全国第一，占比43.8%。

IC设计公司、科研院所、ATE设备商、测试开发服务商、FAB厂、封测厂，都有ATE岗位需求，就业场景很广泛。

首先是IC设计公司，一定会设置ATE岗位甚至ATE团队来完成对芯片产品的测试工作。ATE团队的规模一般取决于这家公司的规模，越是大厂对于ATE的需求量就越大。像某思一类的大厂在某座一线城市就设置了200人左右的团队。

其次是ATE设备商，其实就是制造ATE测试机的厂商，比如ATE测试机厂商龙头泰瑞达、爱德万，还有国内的长川科技等。

还有测试开发服务商，主要为企业提供ATE开发方案、产品导入、量产维护等服务。这里说一下，叩持电子也包含这部分的业务，涵盖数字、模拟、数模混合、射频等方向。

最后是晶圆制造厂和封装测试厂，一般来说FAB厂和封测厂ATE岗的学历门槛相对Fabless会低一些。在FAB和封测厂是不需要日夜调休的，所以大家不必担心。

这里再补充两点小Tips：相较于Fab的其他岗位，ATE更容易跳槽到IC设计企业；江浙沪地区的就业机会会更多。

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