在晶圓制造完成后,需要對“新鮮出爐”的晶圓進行測試,在這個環(huán)節(jié)中,每一個芯片電學性能都會被檢測。
探針卡是晶圓測試中被測芯片和測試機之間的接口,主要應用于芯片分片封裝前對芯片電學性能進行初步測量,并篩選出不良芯片后,再進行之后的封裝工程,它所解決的是,測試機與芯片電路的導通、信號傳遞等問題,所以它也是晶圓測試的核心耗材!
作為一個十分小眾的裝備制造行業(yè),探針卡國產化之路存在哪些挑戰(zhàn)?探針卡的發(fā)展經歷了哪些重要的節(jié)點?國產探針卡在未來又會如何發(fā)展?
一顆芯片的產生,主要需要經歷設計、制造、封裝、測試四大核心環(huán)節(jié),探針卡最主要的應用在芯片制造之后、封裝之前,這一環(huán)節(jié)叫做晶圓測試。此外,芯片在量產之前,工程驗證環(huán)節(jié),也要用到探針卡來進行測試,如果不合格,需要找出究竟是設計原因還是工藝原因,并進行回檢。工程驗證環(huán)節(jié)的探針卡用量并不大,用量較大的是在晶圓量產后的測試階段。
探針卡是一個十分小眾的領域,但縱觀半導體行業(yè)的產業(yè)鏈,探針卡這一細分環(huán)節(jié)有他獨特的特點,我給總結了12個字,“高技術、高毛利、低風險、低投入”,所以,作為創(chuàng)業(yè)公司而言,這是一個很好的項目。
一張?zhí)结樋ㄉ厦嬗猩先f根針,如果有一根針偏了幾微米,那么整個探針卡都不能用;另外,這幾萬根針需要在同一平面上,我們叫“共面性”,要求最高的那根針與最低的那根針的高度差不能超過25微米,大概是頭發(fā)絲直徑的1/3,必須精細到這種程度,否則可能會損傷待測晶圓?!鞍宓室?0年冷”,沒有10年的硬功夫,很難成功。
我們的客戶種類很多,包括IDM公司、晶圓廠、測試廠、分離器件廠、科研院所等,實際上我們每年的交易客戶有400多家,國內耳熟能詳?shù)拇髲S幾乎都是我們的客戶。我們的壓力不在于拓展新的客戶,而是把現(xiàn)有的客戶服務好、維護好。
就國內而言,到目前為止競爭并不激烈,因為探針卡畢竟是一個小眾的行業(yè),而且國外同行的封鎖比較嚴重。國外的探針卡廠商在中國也會設分廠,但他們的分廠只生產低端的懸臂卡,高端的垂直卡、MEMS卡是不會在大陸生產的,甚至高端卡的維修售后服務都可能需要運到國外修好再寄回。
探針卡經過數(shù)十年的發(fā)展,按結構主要被分為懸臂卡、垂直卡、MEMS卡。懸臂卡針的形狀有點像彎曲的胳膊,所以叫做懸臂卡。它需要人工排針,每張卡上的針數(shù)有限,可同測的芯片數(shù)量也十分有限,效率偏低。垂直卡是從探針頭上垂直出針,主要用于芯片管角是矩陣式分布的邏輯芯片的測試。MEMS卡是用微機電制程生產,針數(shù)多,可以一次性測試整片晶圓,主要用于存儲芯片的測試。
先進封裝和異構集成提高了晶圓測試的門檻,探針的密度通常比單芯片的密度高出兩倍至四倍,這就要求測試質量要求的不斷提高,以此確保在同一先進封裝體中的合格芯片不會因不良芯片而被‘誤殺’。因此,我們絲毫不能小瞧探針卡這一細分領域的存在。
據VLSI預測,2025年探針卡全球市場規(guī)模將達到27.41億美元,國內市場規(guī)模將達到32.83億元。隨著國際形勢的變化,我們逐漸意識到自主創(chuàng)新和進口替代是中國半導體產業(yè)未來十年到二十年發(fā)展的主要趨勢和機會,雖然國內有很多優(yōu)秀的企業(yè)正在奮起直追,但全球晶圓探針卡市場中絕大多數(shù)份額仍被Form Factor、MJC、Techno Probe等企業(yè)搶占,這個領域,我們依舊任重道遠!