Moku:Delta在半导体测试中的应用

正文

Moku:Delta在半导体测试中的应用

一.简介

在数字化浪潮席卷全qiu的今天，信息技术的迭代速度日益加快。其中，半导体技术作为信息产业的“基石”，支撑着从智能手机到超级计算机的所有电子设备；半导体测试是保障半导体产业高质量发展的核心环节，

我公司推出的Moku:Delta是一款高度集成的测试测量仪器，凭借其模块化设计与软件定义硬件的架构，能够灵活适配半导体测试中的复杂场景。当然，在量子信息科学研究中，它提供了超高精度的信号采集与处理能力，支持从微波到光频段的多领域实验需求。本文重点讲解Moku:Delta通过与AI算法的深度融合，实现了智能化数据分析与实时反馈控制，大幅提升测试效率与准确性。

二．半导体测试技术：从“芯片诞生”到“可靠性守门人”

半导体芯片是现代电子设备的核心，其性能直接决定了终端产品的功能与体验。然而，芯片制造过程极复杂——从硅片制备到晶圆加工（光刻、刻蚀、掺杂等），再到封装测试，涉及上千道工序，任何微小缺陷（如材料杂质、工艺偏差、设计错误）都可能导致芯片失效。半导体测试的本质，正是通过系统性的测量与分析，筛选出合格芯片、定位缺陷原因、优化制造工艺，zui终确保芯片在全生命周期内的可靠性。

2.1 Moku:Delta性能介绍

Moku:Delta升级为8个通道输入，8个通道输出，并可以同时兼并运行8个设备为您的实验进行测试。具体特点如下图：

与上一代产品的性能对比，如下图：

为了让用户更好的体验，我们给出了半导体的设计验证的一些建议，如下表

2.2 Moku:delta在半导体测试中的作用

2.2.1 晶圆测试（Wafer Test）：

晶元表面平整度是晶圆制造后期工艺控制中的关键指标，影响后续封装、光刻对准精度和可靠性；

传统检测办法：光学干涉测量或机械接触测量方法存在检测灵敏度不高，成本高和易受环境影响等问题；

先jin检测办法(AFM)：通过检测其微弱动态响应（如亚纳米级位移）可间接反映平整度，要求检测设备具有极低本底噪声；

Moku:Delta的方案:

本振同源输出或者使用外部振荡器提供可灵活配置的激励信号源，高带宽输出可以兼容更多种材料和结构的检测，优于 10 nV/√Hz 输入本底噪声更利于提取极微弱信号。可以实时解调 I/Q 信号并输出，利于计算相位变化和幅值分布，用于建模面形偏差。

2.2.2 半导体测试：VCO/PLL的应用

在测试中需要面临诸多高性能需求的挑战。比如，测试测量设备需要具备优异的本振相位噪声和低本底噪声，测试测量设备需要极高的检测灵敏度，一部分振荡器需要额外的锁定检测，需要测控一体化设备。Moku:delta的出现成功解决了此需求的挑战。其特点如下表：

输入噪声: <10 nV/√Hz ，输入频率范围: DC – 2 GHz，频率跨距: 100 Hz – 2 GHz，实时分析带宽: Max 2 GHz。实时记录和显示信号的功率谱和功率谱密度，内置互相关算法，有助于提高测量信噪比，通过拖动快速创建光标测量功能，可以追踪关键测量指标，内置 4 通道正弦信号发生器。

输入通道: 8，输入频率范围: 1 kHz to 2 GHz，时钟稳定度: 1 ppb / GNSS 驯服信号。采用数字锁相环技术，可以根据实时记录的信号频率、相位和振幅按照一定比例的电压进行输出，灵活的跟踪带宽设置，实时动态频谱分析，功率谱密度、Allan 标准差等。

输入通道/时间记录器: 8，Max间隔更新速率: 321.5 MHz，时钟稳定度: 1 ppb，数字分辨率: 0.2 ps。内置无损且实时的直方图显示，动态显示间隔统计数据，高速记录信号时间戳可用于数据后处理，可替代频率计、计数器和单光子计数器等。

2.2.3 半导体测试应用示例 – 混合信号 IC 测试

混合信号 IC常常都是模拟电路与数字逻辑电路，如 ADC、DAC 等（这类器件电路结构极复杂），因此其测试也非常复杂。其难点在于：对测试测量用的激励信号的精确控制（频率、幅度、相位等），信号完整性测试测量需求复杂（噪声、串扰、干扰等），性能参数提取的准确性、高精度测试测量系统和分析算法，并且系统需要能够测试测量覆盖率高（含有模拟+数字功能等）。Moku：delta解决此难点的功能如下。

利用频率响应分析（FRA）施加扫频信号，可测量放大器的增益带宽（GBW）或者相位裕度，用于评估其稳定性和带宽性能，

THD（总谐波失真）用于量化系统在处理纯正弦波激励时产生的谐波能量，相对于基波的比例反映非线性程度。测试中通过波形发生器或码型发生器生成激励信号，输出端由频谱分析仪或示波器检测谐波分量，THD 越低，系统线性度和信号保真度越高。具体实施如下图所示。

在 MiM – 多仪器并行模式下，通过内部数字链路可以使用多个仪器功能来同时完成不同的测试测量，提升单个 DUT 检测效率。减少物理连线和接头带来的相位偏移和信号失真，提升测试测量系统抗干扰能力。

通过多个输出、多个输入、多个数字输入/输出通道，可并行测试多个 DUT，提高测试效率

混合信号 IC 测试

2.3 半导体测试的技术体系

半导体测试的实现依赖于“测试设备-测试方案-测试数据”的协同。

2.3.1 测试设备（ATE）

自动化测试设备（Automatic Test Equipment）是核心工具，可提供高精度的电压/电流源、信号发生器、示波器等模块，支持对芯片的快速并行测试。例如，高通、联发科的手机芯片测试需ATE提供GHz级射频信号；汽车芯片测试则需模拟-40℃~150℃的ji端环境。

为满足多 DUT / 多类型测试测量任务，需求不同类型的测试测量设备配置组合，Moku：delta设备包括但不限于：示波器（时域分析）、频谱分析仪（频域分析）、波形发生 （模拟/数字）、DC 直流源（DUT 供电）、电子负载（构成测试回路）、DMM 或 VXI/PXI 系统（数据记录）。

Moku:Delta 解决方案：

1. 15+ 软件定义仪器高度集成在一个硬件设备上，替代多个测试测量设备

2. 统一 UI 界面风格 + 丰富的 API 支持，更易于测试脚本的开发

3. 多通道、高频宽、支持并行测控，有助于提高测试链路上的通量

4. 可根据测试需求，实时灵活切换仪器功能，利于提高设备使用效率

5. MiM – 多仪器并行模式支持数字总线信号处理，可以降低因为物理连接带来的信号失真、减少噪声和相位变化，在提升测量信噪比的同时，减少测试系统的“再校准”需求

6. 2U 尺寸，更加节省空间

下图展示了我们一台Moku：delta可以替代左边3个机柜的所有设备。

2.3.2 测试方案（Test Program）：针对特定芯片设计的测试流程，需结合芯片架构（如CPU、GPU、射频芯片）制定测试向量（输入信号组合），并通过故障模型（如固定型故障、桥接故障）覆盖潜在缺陷。Moku:delta可以利用其灵活多变的方法，实现各种方案的实施，快速解决不同测试方案下，不同类型的设备搭建工作。如下图展示：

2.3.3 测试数据与分析：测试过程中产生的海量数据（如每颗芯片的测试参数、失效位置）通过机器学习算法分析，可反推工艺偏差（如光刻胶厚度不均）、设计漏洞（如时序冲突），实现“测试-反馈-优化”的闭环。Moku:delta同样能够对各种电信号，甚至是微弱信号进行分析，从而完成数据与中分析工作。

三． 总结

半导体测试是“芯片质量的守门人”，Moku：delta的出现将为半导体测试行业提供新的思路。在数字化与智能化的浪潮中，相信Moku：delta对半导体领域的测试起到重要作用。

了解更多Moku:Delta详情，请访问上海昊量光电的官方网页：

https://www.auniontech.com/details-2552.html

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