華為技術(shù)有限公司 劉 琮

隨著社會經(jīng)濟和科學技術(shù)的不斷發(fā)展，我國集成電路的設計和制造水平已經(jīng)有了很大程度的提高。射頻集成電路是電子技術(shù)的重要組成部分，在射頻集成電路的開發(fā)和制造中，射頻測試技術(shù)水平的高低對射頻集成電路的生產(chǎn)質(zhì)量具有重要的影響。本文以射頻集成電路為主要研究對象，通過對集成電路芯片的射頻測試技術(shù)進行探討和分析，為我國射頻集成電路的生產(chǎn)和發(fā)展提供借鑒的經(jīng)驗。

集成電路是一種新型的半導體器件，它具體是將構(gòu)成電路所需要的半導體、電阻、電容等電子元件通過氧化、光刻、擴散、外延等半導體制造工藝集成在硅片上，并封貼在管殼內(nèi)的電子器件。射頻集成電路是集成電路的一種，它與集成電路最主要的區(qū)別就是應用的射頻測試技術(shù)。要想對集成電路芯片的射頻測試技術(shù)進行研究，首先就要了解什么是集成電路芯片和射頻測試技術(shù)。

1 集成電路芯片與射頻測試技術(shù)

1.1 集成電路芯片

雖然集成電路在現(xiàn)代社會的發(fā)展時間并不長，但從集成電路誕生之后的2G網(wǎng)絡通信到現(xiàn)階段的5G網(wǎng)絡通信技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代社會經(jīng)濟和科技水平的進步讓集成電路的開發(fā)和制造水平都有了很大程度的提升。

現(xiàn)階段，我國的集成電路的應用主要體現(xiàn)在加工設備、加工工藝、封裝測試、批量生產(chǎn)及設計創(chuàng)新的能力上，在電子設備的生產(chǎn)和制造、通信技術(shù)等方面都具有廣泛的應用。集成電路技術(shù)主要包括芯片設計技術(shù)和制造技術(shù)，集成電路是芯片的核心組成部分，它主要是由硅基板、電路、固定封環(huán)、接地環(huán)和防護環(huán)等組成的電子元件。在對射頻測試技術(shù)進行分析之前，首先就要了解射頻集成電路的芯片構(gòu)成。因為射頻集成電路是集成電路的一種，因此射頻集成電路的芯片與正常的集成電路芯片的構(gòu)成是一致的。

1.2 射頻測試技術(shù)

射頻測試技術(shù)是射頻集成電路區(qū)別于其他集成電路的重要技術(shù)。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，用于各種電子設備和網(wǎng)絡通信技術(shù)的集成電路芯片的設計和制造水平都有了很大程度的提高。然而盡管如此，現(xiàn)代化社會的發(fā)展對電子設備功能的要求增加使得集成電路的制作和生產(chǎn)質(zhì)量要求也在不斷地提高。射頻集成電路作為我國集成電路中應用最為廣泛的一種，研究和分析射頻測試技術(shù)對提高射頻集成電路的質(zhì)量，滿足市場對于射頻集成電路功能的需求具有重要的意義。然而現(xiàn)階段我國對于集成電路技術(shù)的提高主要將精力集中于集成電路的設計和制造工藝上，對于測試技術(shù)并不重視。射頻測試技術(shù)作為射頻集成電路中的關(guān)鍵技術(shù)，對其進行研究和分析，對促進射頻集成電路生產(chǎn)質(zhì)量的提高具有重要的作用。

2 集成電路芯片的射頻測試技術(shù)分析

2.1 射頻測試技術(shù)原理

要想對集成電路芯片的射頻測試技術(shù)進行分析，首先就要清楚的了解射頻測試技術(shù)的原理。集成電路以其體積小、重量輕、使用壽命長、性能好等特點被電子設備和通信技術(shù)等領(lǐng)域廣泛應用，研究集成電路對促進我國電子技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展具有重要的作用。對集成電路進行測試，以測試結(jié)果指導設計，如此反復迭代，是保證證集成電路的生產(chǎn)質(zhì)量和技術(shù)水平的重要步驟。集成電路傳統(tǒng)的測試技術(shù)主要是通過將集成電路安裝到測試夾具中進行單一的測試。這種測試方法不僅速度比較慢，還容易因夾具的性能問題引入干擾因素，也很難達到顯著的測試效果，同時也會忽略集成電路中存在的一些問題，進而影響集成電路的質(zhì)量安全。

射頻測試技術(shù)基于射頻集成電路，主要是通過在片測試的方法來進行的。在片測試是一種裸芯片的測試平臺，它能夠通過探針臺、微波探針、直流偏置探卡等基本的集成電路測試設備來配備相應的測試儀器。與集成電路傳統(tǒng)的測試技術(shù)相比，在片測試技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，不僅能夠去除金絲長度和測試夾具對集成電路芯片造成的性能損失，還能夠?qū)Υ笠?guī)模的射頻集成電路進行測試，在提高對射頻集成電路測試速度的同時降低成本的消耗。目前最先進，使用最廣泛的在片測試方案是FormFactor公司的探針測試系統(tǒng)。

2.2 直流在片測試系統(tǒng)

直流在片測試系統(tǒng)是集成電路的射頻測試系統(tǒng)中的重要組成部分。通過前面的分析可以得知，射頻測試技術(shù)主要是通過在片測試的原理來對射頻集成電路進行測試的。直流在片測試系統(tǒng)是在片測試中較為重要的一個部分。直流在片測試系統(tǒng)主要負責檢測的對象是各類工藝的射頻集成電路晶圓，包含GaAs，SiGe，CMOS等，它主要分為直流終測和PCM測試兩個較為重要的方面。由于需要測試的對象是晶圓上數(shù)以千記的裸片，因此需要格外注意測試的準確性和速度。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)階段我國已經(jīng)建立起自動化的直流在片測試系統(tǒng)，這種自動化的工作模式不僅能夠提高測試的速度，還能夠降低人工檢測的成本和出現(xiàn)差錯的概率。

使用直流在片測試系統(tǒng)對射頻集成電路進行測試，主要是為了檢測集成電路的功耗，各模組靜態(tài)工作點，以及低頻振蕩問題。集成電路的高功耗容易引起異常的溫升，從而影響整個芯片的性能，嚴重地可造成芯片燒毀；靜態(tài)工作電壓異?？杀碚骼^承電路每一級元件是否正常工作；而低頻震蕩則可能引起整個電子系統(tǒng)的癱瘓。針對在片測試中容易發(fā)現(xiàn)的問題，在電路設計方對芯片進行架構(gòu)優(yōu)化，元件選型，增加濾波電路等，可以解決溫升，震蕩等問題。以此來保證直流測試技術(shù)能更好地為射頻集成電路服務。

2.3 小信號S參數(shù)測試技術(shù)

小信號S參數(shù)測試也是集成電路芯片的射頻測試技術(shù)中的一個主要類別。由于在通信系統(tǒng)中，集成電路的對射頻信號的放大，傳輸和反射要求極為嚴格，而大信號通常引起高頻增益的壓縮，無法精準評估電路，因此小信號S參數(shù)測試技術(shù)也是射頻測試系統(tǒng)中不可缺少的一部分。小信號S參數(shù)測試技術(shù)主要的作用是解決對射頻集成電路進行測試的精準度和穩(wěn)定性的問題。由于射頻集成電路主要作為信號傳輸電路應用在電子設備和通信技術(shù)當中，因此在對射頻集成電路進行測試時，對于射頻集成電路精確度的把握是需要重點注意的。而且由于在對射頻集成電路進行測試時，容易受到外界干擾對測試結(jié)果造成的影響，所以在對射頻集成電路應用測試技術(shù)時，需要盡量避免受到以上情況的影響。

為提高精度，S參數(shù)測試會選擇高頻高靈敏度的網(wǎng)絡分析儀和高質(zhì)量駐波的射頻電纜，并提取相應的校準參數(shù)。Keysight公司的PNA 5247S矢量網(wǎng)絡分析儀及Form Factor公司的校準片都是當今世界最先進的設備，矢網(wǎng)可以導入通過校準片提取的寄生參數(shù)，從而去嵌掉電纜和微波探針對芯片的性能影響，提高對于射頻集成電路測試的精準度。另外，為了盡量減小外界因素對測試結(jié)果的電磁干擾，在應用小信號S參數(shù)測試技術(shù)時，通常將被檢測的電路元件放在屏蔽罩中。

2.4 測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計技術(shù)及成品率統(tǒng)計程序的編寫

隨著我國電子工業(yè)的發(fā)展，市場對集成電路的性能和工藝需求有了很大的提升，因而需要在集成電路芯片的生產(chǎn)完成之后，能夠及時地掌握芯片的性能和使用情況，在射頻集成電路的測試階段就需要對測試的結(jié)果進行統(tǒng)計和分析，并將所得的分析結(jié)果反饋給射頻集成電路的設計部門，以便達到更好的電路優(yōu)化，進而改進和提高射頻集成電路的生產(chǎn)和設計工藝水平。

為了全面反映芯片性能，必須根據(jù)芯片的應用，對其進行關(guān)鍵指標的統(tǒng)計學批量統(tǒng)計。如放大器類芯片的增益，回波損耗和帶寬，鎖相環(huán)芯片的抖動和靈敏度，開關(guān)類芯片的插損和駐波等。而為提高統(tǒng)計效率和準確性，需采用電腦程序進行自動化處理。Eoulu公司晶圓智能分析軟件，能實時、精準地統(tǒng)計出芯片關(guān)鍵性能的分布情況，在集成電路內(nèi)業(yè)廣泛應用。

2.5 控制程序的編寫

在現(xiàn)代化社會發(fā)展的時代背景下，各行業(yè)和領(lǐng)域高效、高可靠性生產(chǎn)需求迫使設備儀器的自動化來代替人工操作，電子技術(shù)行業(yè)也不例外。在集成電路的研發(fā)和制造過程中，自動化的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應用。而對于射頻集成電路的射頻測試技術(shù)而言，很多半導體研發(fā)和制造企業(yè)研發(fā)出了通過編寫控制程序來對射頻集成電路的測試技術(shù)來進行自動化控制的技術(shù)工藝。與傳統(tǒng)的集成電路測試技術(shù)相比，自動化控制程序的編寫不僅能夠有效解決傳統(tǒng)的集成電路測試技術(shù)存在的檢測速度慢、缺少可靠性等問題，還能夠大大提高集成電路測試數(shù)據(jù)的準確性，對我國集成電路行業(yè)的發(fā)展和集成電路技術(shù)水平的提高具有重要的意義。在現(xiàn)階段我國的集成電路研發(fā)和制造過程中，大多數(shù)射程電路測試儀表都具有程控功能，而業(yè)內(nèi)最先進的工業(yè)控制公司NI推出的PXI系統(tǒng)使用Labview圖形編程語言，通過通用接口總線（GPIB）控制儀表進行數(shù)據(jù)采集，利用流程軟件Test Stand調(diào)用測試項和進行數(shù)據(jù)處理，是半導體行業(yè)應用最廣泛的程控方案。

結(jié)論：綜上所述，射頻檢測技術(shù)在我國的集成電路芯片檢測中具有重要的應用價值。通過從射頻測試技術(shù)原理、直流在片測試系統(tǒng)、小信號S參數(shù)測試技術(shù)、測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計技術(shù)及成品率統(tǒng)計程序的編寫、控制程序的編寫等多個主要方面入手，對現(xiàn)有的集成電路芯片的射頻檢測技術(shù)進行分析，可以得知世界最先進的集成電路檢測技術(shù)還是掌握在歐美發(fā)達國家，我國的集成電路檢測技術(shù)仍需不斷進步和發(fā)展。