哈喽哈~~小伙伴们！2025年就这样如期而至！

小编也随着新年一起相约到来！带来2025年第一篇文章！

        在半导体行业，一颗小小的芯片往往承载着巨大的责任。无论是驱动智能手机的核心处理器，还是支持电动车行驶的控制模块，每一颗芯片的可靠性都关乎最终产品的性能和安全。而这背后，一项关键的测试技术——ATE测试，悄然扮演着“质量守门员”的角色。

    那么，ATE测试是如何保障芯片质量的？开短路测试和开尔文测试又分别在其中扮演怎样的角色？让我们以轻松的视角，逐步揭开这些专业测试技术的面纱，共同走进这场关于精度与效率的测试旅程。

什么是ATE测试？

    ATE测试是指自动测试设备（Automatic Test Equipment）进行的测试，通过程序与硬件资源的相结合，检测所有参数是否满足要求，A TE测试包括对芯片的各种参数进行测试，如直流参数、交流参数、功能测试等，以评估芯片的性能、功能和可靠性。

    一方面测试设备大幅提升了测试速度，提高了生产效率；另一方面生产出来的产品都需要经过ATE测试，测试成功的合格品才能够量产，保证了产品质量。总的来说，ATE测试是半导体行业中对集成电路进行品质控制的一种重要手段，它通过自动化的方式提高了测试的效率和准确性。

    ATE测试主要分为两部分：CP测试和FT测试。

CP测试

    测试对象是整片wafer的每一个Die，通常包括电压、电流、时序和功能的验证，同时也可以用来检测fab厂制造的工艺水平。

    CP测试不仅能筛选不良Die，降低封装和测试成本，还优化了生产流程，提升良品率。

FT测试

    测试对象是封装后的芯片，通常包括功能测试（检查芯片的基本功能是否正常）、电参数性能测试（如电压、电流、频率等是否符合规格）以及可能的其他性能测试。

    通过FT测试，确保出厂芯片的功能与性能指标符合设计规范。

小贴士：

    CP测试关注Die的基本电性能，而FT测试更注重芯片最终的功能与性能。

开短路测试

    开短路测试（ Open Short Test）也被称为连续性测试或接触测试。利用芯片本身内部的ESD防静电保护二极管的正向导通压降的原理进行测试，验证芯片所有引脚是否都可以和测试设备建立连接；引脚间、引脚与地或电源间是否存在短路。

测试原理

    通常为了保护输入输出引脚，使其避免受到静电放电或其他过压情况导致的损坏，会在引脚与地之间加入一个保护二极管，这些二极管在电路正常工作时是反向截止的，不会对电路正常工作有任何影响。

    为了防止电压过大损坏芯片和测试设备，测试机会设置电压钳位保护。

    如图所示，测试机施加一个很小的电流100uA（-100uA）,D1/D2正向导通，通过测这个导通压降，就可以确定这个引脚的状态。

    利用电压与电流的关系（U=IR）判断：

        • U趋于零（R≈0），为短路；

        • U无限大（R≈∞），为开路。

小贴士：

    为了防止电压过大，损坏芯片和测试机，需要对电压进行钳位设置。

开尔文测试

    开尔文测试（Kelvin Test）也称四端点测量技术、四端测试法。是一种用于检测电路中电阻或电导的精确测量方法，它特别适用于测量低值电阻，如电机绕组、电缆、接地电阻、开关接触点以及其他类型的低电阻连接。

    开尔文测试通过消除测量引线带来的误差，提供了一种更为精确的测量方式。

两线测电阻电路

    对电阻施加固定电流I，通过对电阻两端电压U的测量，计算R=U/I得到电阻值。

    R=U/I=R1+r+r+r +….. （r为线路电阻）当R足够大时，r可忽略。

例如，

    当R1=1000Ω，r=5mΩ时，R>>r，可忽略。R=1000+0.005+0.005+0.005+…..≈1000Ω

但是，

    当R=100mΩ，r=5mΩ时，r不可忽略。R=0.1+（0.005*12）=0.16Ω（线路上的电阻占总电阻37.5％是无法忽略的）

    由上可知，当测量非常低的电阻值时，两线测试法就不适用了。

下面我们介绍更适用于测量低电阻开尔文测试法

开尔文测试法（四线测电阻电路）

    开尔文连接通常叫做四线连接，因为有四条线，如下图所示，分为：

High Force，High Sense，Low Sense，Low Force

    其中，

    High Force和Low Force就是走大电流的线路，统称为Force线，线路上的电阻就不能忽略。

   而High Sense和Low Sense，用于检测电压，统称为Sense线，通常电流很小，可以忽略不计，因此可以忽略线路上的电阻。

四线连接图

    开尔文四线测试存在独立的电流和电压路径：电源产生恒定的电流I，电压表直接测量电阻R1两端电压 。

    将电流注入线和电压测量线分开，由于电压表具有极高的输入阻抗，流过其的电流极小，导致电压表引起的压降（即测量误差）相对于待测电阻的压降来说可以忽略不计。即R=U/I,不受线路阻抗r的影响，显著提高了电阻测量的准确性。

    开尔文四线检测使用单独的负载电流和电压检测电极，相比传统的两线检测能够进行更精确的测量，并被用于一些欧姆表和阻抗分析仪。

    四线检测的关键优点：分离的电流和电压的电极，消除了布线和接触电阻的阻抗。

    ATE测试包括开短路测试和开尔文测试等测试方法，是保障芯片性能与可靠性的关键手段。通过这些精密的测试流程，我们不仅提高了生产效率，还确保了产品质量，为半导体行业的持续发展奠定了坚实基础。

    技术的进步从未止步，而芯片测试也将不断创新，继续为高品质的产品护航。3

@顾邦半导体