2025年11月7日晚,H漫app下载通道 第四十三期“知存讲座”暨信息科学前沿与产业创新课程在理科教学楼107教室顺利举办。本次讲座主题为"芯片测试入门",邀请上海光通信有限公司产品测试部负责人孙沿林先生担任主讲嘉宾。孙沿林先生拥有超过20年半导体产品设计、芯片测试及制造等工作经验,曾多次参与中国大陆最先进工艺节点的研发与导入量产工作,并成功将平台良率提升至业内领先水平。他围绕芯片测试与制造的前沿技术展开,以其丰富的行业经验,深入浅出地介绍了芯片测试的基本概念、设备、方法及结果分析,并结合实际案例,探讨了芯片制造中的关键技术与挑战。讲座内容丰富,逻辑清晰,为同学们呈现了一场关于半导体产业的精彩分享。讲座由集成电路学院贾天宇助理教授主持。

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在讲座的引入部分,孙先生首先向同学们展示了一张晶圆图片。他解释道,晶圆作为完成集成电路制造后的基本形态,其表面分布着1000至2000个独立的芯片。以此为切入点,孙先生系统性地介绍了半导体产业的整体构成。他指出,半导体产业主要包括集成电路、光电子、分立器件和传感器四大领域,其中前三类属于重要的数字器件。在整个产业中,集成电路占据核心地位,其市场规模占全球半导体产业的80%以上,且近年来占比仍持续攀升。

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孙沿林先生详细介绍晶圆结构

孙先生进一步为同学们梳理了集成电路产业链的全景图:产业链上游包括技术服务、EDA工具授权、半导体设备与材料等软硬件支撑;中游涵盖芯片设计、制造、封测等核心环节;下游则延伸至工业、消费电子、计算、通信等各类IC产品与应用领域。

在分析全球产业格局时,孙先生着重探讨了中美在半导体领域的技术博弈。他指出,美国目前在光刻机等关键设备、光刻胶等半导体材料以及EDA工具等方面仍掌握着“卡脖子”技术。不过他也强调,在材料和EDA工具领域,国内已涌现出良好的替代产品,展现出可喜的进展。孙先生以华为和小米为例,说明中国在集成电路设计领域已取得显著成就,证明了中国芯片产业的快速发展,但同时指出,中国在上游技术领域仍需持续补强。

随后,孙先生将讲座重点转向芯片测试环节,依次从概念、设备、方法和结果四个部分展开深入讲解。

在概念部分,他首先剖析了芯片的微观结构,指出芯片既需要基础的集成电路器件,也需要上层的金属互连结构,整个制造过程犹如在微观尺度上进行“搭积木”或“建造高楼”。他以平面半导体器件为例,说明刻蚀工艺的主要作用在于形成沟槽和通孔,其原理类似于建筑工程中的“挖沟打洞”。同时,他结合铜与铝的不同化学性质,分析了选择不同金属作为互连材料和外层覆盖材料的原因,并将复杂的金属互连结构形象地比喻为“立交桥”,帮助同学们更直观地理解。此外,他还以台积电广泛应用的鳍式结构为例,介绍了一种先进的芯片结构设计,该结构实现了增大电流通过能力和节省平面面积的双重优势。

在定义芯片测试时,孙先生从生活中常见的试电笔入手,引出芯片测试的本质——检验芯片能否在最恶劣环境下正常工作。测试需要确定芯片能正常工作的最高、最低温度,以及能承受的最大、最小电压等关键参数,且芯片必须通过所有测试项目才能合格。他详细阐述了芯片测试的多元目的:工程师需要通过测试尽早发现并替换质量不佳的设备,以节省后续工序成本;根据测试结果对产品进行分类,实现优质优价;同时,同一工艺制造的CPU芯片正是通过测试区分,才能被精准应用于游戏机、服务器、卫星等不同场景。此外,测试还确保产品符合客户要求,并将器件性能和工艺数据反馈给设计人员,以便长期跟踪产品良率和工艺稳定性。

孙先生还介绍了芯片测试的基本阶段,包括进行失效分析的晶圆测试,以及进行特性分析的成品测试、系统级测试等,测试位置涵盖晶圆、封装和系统板等不同层级。

在设备部分,他通过测试机功能方块图详细讲解了测试硬件的基本构成,涉及众多关键要素。他特别介绍了数字信号测试中的三个重要概念:Timing(时序)、Level(电平)和Format(格式),并借助“InputWaveform = Data + Waveshape + Timing + Level”这一专业公式进行辅助说明。同时,他还列举了常见的测试机类型,如数字测试机、功率测试机、混合信号测试机、射频测试机和SOC测试机等

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同学们认真倾听

在方法部分,他介绍了诸如开路测试(opens)、漏电测试(leakage)和功能测试(functional)等多种基本测试方法。而在结果分析部分,他详细阐释了两类常见的测试问题:一是本应绝缘的两点被导体意外连接,二是本应导通的回路被高内阻物质阻断。

最后,孙先生补充介绍了上海光通信公司的发展历程。该公司于2022年初转型进入集成电路制造领域,定位于芯片制造产业的中游,专注于代工生产。其生产流程涉及数十层光刻和数百道工艺步骤,在国内芯片测试领域发挥着引领作用。

回顾整场讲座,孙沿林先生凭借其扎实的专业知识,为同学们系统普及了半导体产业的相关概念与技术流程,特别突出了芯片测试环节的必要性与复杂性。讲座内容涵盖广泛、深入浅出,不仅增进了同学们对集成电路领域的认知,更激励着有志于此的同学未来为中国芯片产业的发展贡献自己的力量。

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同学在课下与嘉宾积极讨论

H漫app下载通道 “知存讲座”将持续开展,邀请信息科技领域的知名学者、产业领袖和优秀校友,为同学们搭建了解前沿技术和产业动态的桥梁,推动青年学子增进专业认知、寻找未来感兴趣的发展方向。

摄影|刘欣宇

撰稿|段泓宇