提及“半導(dǎo)體”，我們的腦海中可能浮現(xiàn)的是深奧與遙不可及的科技概念。然而事實上，它已無處不在，融入了我們生活的點點滴滴：從手中的智能手機，到桌上的筆記本電腦，這些日常中不可或缺的物品，背后都離不開半導(dǎo)體的支持。
本文將著重介紹的是半導(dǎo)體封測行業(yè)。半導(dǎo)體封測，是在晶圓設(shè)計、制造完成之后，對測試合格的晶圓進行封裝檢測得到獨立芯片的過程。它包括封裝和測試兩個主要環(huán)節(jié)，其中封裝是將芯片按照產(chǎn)品型號及功能需求加工成獨立的形式，而測試則是對封裝后的芯片進行性能和質(zhì)量檢測。半導(dǎo)體封測是半導(dǎo)體生產(chǎn)流程中的最后一個環(huán)節(jié)，對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)也在不斷進步，經(jīng)歷了多次重大革新。
半導(dǎo)體封測的基本流程大致包括以下幾個步驟：
以上是一個簡化的流程，實際的半導(dǎo)體封測流程可能會因產(chǎn)品類型、封裝類型以及制造商的工藝差異而有所不同，同時也衍生了大量的專業(yè)術(shù)語。接下來，本文將針對其中三個關(guān)鍵的制程進行介紹。
首先是CP測試。CP（Chip Probing）指的是晶圓測試，在整個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，成千上萬的裸DIE（未封裝的芯片）規(guī)則的分布滿整個Wafer。由于尚未進行劃片封裝，芯片的管腳全部裸露在外，這些極微小的管腳需要通過更細(xì)的探針（Probe）來與測試機臺（Tester）連接。
為什么要進行CP測試？這是因為，在半導(dǎo)體制造過程中，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測試的主要目的是對Wafer上的裸DIE進行全面檢測，以識別和剔除那些存在制造缺陷的殘次品。通過這一環(huán)節(jié)，我們可以顯著提高出廠的良品率，從而降低后續(xù)封裝和測試的成本。這不僅有助于提升整體生產(chǎn)效率，還為客戶提供了更加可靠的產(chǎn)品。另外，在芯片封裝過程中，有些管腳可能會被封裝在內(nèi)部，導(dǎo)致這些管腳的功能在封裝后無法進行測試。
因此，CP測試成為了評估這些功能正常性的唯一機會。通過CP測試，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題。此外，一些先進的半導(dǎo)體公司還會根據(jù)CP測試的結(jié)果對芯片進行性能分級。這意味著，他們會根據(jù)芯片的性能差異將其分為不同的等級，并將這些產(chǎn)品投放到不同的市場。這種策略有助于滿足不同客戶的需求，并為公司創(chuàng)造更大的市場價值。
第二個重要制程則是封裝（Assembly）。常見的封裝形式有：
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）
無引腳晶片載體( LCC )
多晶片模組（MCM）
以下圖舉例說明一個Assembly制程的重點：
在這個過程中需要留意的是，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。
第三個要介紹的是FT測試，也稱為Final Test，是半導(dǎo)體行業(yè)中的一個重要環(huán)節(jié)，主要對封裝后的芯片進行最終的性能和功能測試。
在FT TEST中，測試設(shè)備會與芯片的引腳進行連接，并通過施加測試命令和采集輸出信號來評估芯片在不同工作條件下的性能和功能的有效性。這些測試旨在確保芯片在實際應(yīng)用中能夠滿足預(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)性能測試和功能驗證等多個方面。電學(xué)性能測試主要關(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)計要求。功能驗證則關(guān)注芯片的各項功能是否按照設(shè)計要求正常工作，包括邏輯功能測試、接口測試等。
此外，FT TEST還涉及對芯片進行環(huán)境測試和可靠性測試，以評估芯片在不同環(huán)境條件下的性能和穩(wěn)定性。環(huán)境測試可能包括高溫、低溫、濕度、振動等條件下的測試，以確保芯片在各種實際使用環(huán)境中都能正常工作?？煽啃詼y試則關(guān)注芯片的壽命和長期穩(wěn)定性，通過長時間的老化測試、溫度循環(huán)測試等來評估芯片的可靠性。
FT TEST是確保半導(dǎo)體產(chǎn)品質(zhì)量的最后一道關(guān)卡，只有通過這一測試的芯片才會被出貨。因此，FT TEST對于保障半導(dǎo)體元件的性能和可靠性至關(guān)重要。同時，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，FT TEST也在不斷演進和完善，以適應(yīng)更復(fù)雜、更嚴(yán)格的測試需求。
其中，測試次數(shù)和測試程式往往由客戶決定。
除了上述幾個制程，半導(dǎo)體封測行業(yè)中還有其他一些重要的術(shù)語和概念，這些術(shù)語對于理解行業(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 )或圓級封裝(WLCSP, Wafer Level Chip Scale Package)必不可少的。凸塊(Bumping)是一種先進的晶圓級工藝技術(shù)，在將晶圓(Wafer)切割成單個芯片之前，在整個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單一封裝的基本互連組件。
COF:Chip on Film。薄膜覆晶封裝,是運用軟性基板電路(flexible printed circuit film)作為封裝晶片的載體，透過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封裝技術(shù)，液晶顯示器(LCD Panel)模組工廠取得驅(qū)動IC后，利用覆晶(Flip Chip)技術(shù)以ACF導(dǎo)電膠(ACF全稱Anisotropic Conductive Film,即異方性導(dǎo)電膠)為中間介面，將驅(qū)動IC上的凸塊(Bump)與LCD面板上的ITO端點接合，主要應(yīng)用于液晶顯示器的驅(qū)動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：
精細(xì)的工藝流程：半導(dǎo)體封測涉及多個精細(xì)的工藝流程，如芯片的切割、減薄、貼裝、焊接、封裝、測試等。每個步驟都需要精確控制各種參數(shù)，如溫度、壓力、時間等，以確保芯片的性能和可靠性。例如，在切割過程中，需要使用高精度的切割設(shè)備，將晶圓切割成獨立的芯片，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)體封測行業(yè)對產(chǎn)品的質(zhì)量要求極為嚴(yán)格，因為任何微小的缺陷都可能導(dǎo)致芯片性能下降或失效。因此，在制程中需要進行多次質(zhì)量檢測和控制，如外觀檢查、電性能測試等，以確保每個芯片都符合規(guī)格要求。
高度自動化的生產(chǎn)線：由于半導(dǎo)體封測制程的復(fù)雜性和質(zhì)量要求，生產(chǎn)線通常采用高度自動化的設(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，自動化貼片機可以快速準(zhǔn)確地將芯片貼裝到基板上，自動化測試設(shè)備可以對芯片進行全面的電性能測試。
潔凈的生產(chǎn)環(huán)境：半導(dǎo)體封測需要在高度潔凈的環(huán)境中進行，以避免灰塵、顆粒物等污染對產(chǎn)品的影響。因此，生產(chǎn)線通常建在潔凈室中，并采用各種空氣凈化技術(shù)，如高效過濾、層流送風(fēng)等，以確保生產(chǎn)環(huán)境的潔凈度。
相信敏銳的顧問們也已經(jīng)察覺到，以上種種特點，給SAP項目的實施帶來了諸多挑戰(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顧問具備深厚的行業(yè)知識和技術(shù)背景。
業(yè)務(wù)流程的定制化需求：半導(dǎo)體封測企業(yè)的業(yè)務(wù)流程往往具有高度的定制化需求，因為不同企業(yè)的產(chǎn)品、設(shè)備、工藝等都有所不同。這使得SAP系統(tǒng)的實施需要進行大量的定制化配置和開發(fā)工作，以滿足企業(yè)的特殊需求。顧問需要深入了解企業(yè)的業(yè)務(wù)流程和制程特點，提供針對性的解決方案。
質(zhì)量控制和追溯的挑戰(zhàn)：半導(dǎo)體封測行業(yè)對產(chǎn)品質(zhì)量的要求極高，使得SAP系統(tǒng)需要發(fā)揮強大的質(zhì)量管理和追溯功能，能夠支持企業(yè)對產(chǎn)品進行全面的質(zhì)量監(jiān)控和追溯。這也是實施過程中的一大難點。
集成和協(xié)同的挑戰(zhàn)：半導(dǎo)體封測行業(yè)的供應(yīng)鏈涉及多個環(huán)節(jié)和多個企業(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項目實施因其專業(yè)性和復(fù)雜性而顯得頗具挑戰(zhàn)性，這對于顧問而言無疑是一個不小的考驗。然而，無論身處哪個行業(yè)，持續(xù)提升自身的專業(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，方能在面對層出不窮的挑戰(zhàn)和不斷更新的技術(shù)時，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)對各種新情況和新問題。這既是我們職業(yè)成長的必經(jīng)之路，也是為客戶提供卓越服務(wù)的關(guān)鍵所在。
（文章轉(zhuǎn)自微信公眾號：愛記不記的記憶碎片，作者：姚靜嫻）
