在電動車（EV）等重大趨勢的時代，為因應不斷演變的需求，各種新技術正不斷湧現。其中一個例子便是複合半導體的演進，其運用碳化矽（SiC）與氮化鎵（GaN）來打造高性能電力系統。
正如泰瑞達（Teradyne）的喬治·胡塔特（Jeorge Hurtarte）所解釋的，向這些新技術的轉變需要新的測試方法。請繼續閱讀，了解未來趨勢，以及泰瑞達如何積極採取行動，確保測試與測試策略同步發展。
革新測試方案以應對寬禁帶材料
在許多與電力相關的應用中，半導體產業正逐漸從矽轉向新的「寬禁帶」半導體材料，例如碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN）。由於其獨特的材料特性，相較於傳統的矽基半導體，SiC 和 GaN 能夠承受更高的電壓和電流，並能在更高的頻率下運作（見圖 1）。 這些材料專為電力轉換應用所優化，例如，碳化矽（SiC）被用於牽引逆變器及電動車（EV）充電站，而氮化鎵（GaN）則應用於工業及商用電源充電器。
要成功測試這些裝置，需要具備能安全且精確地測量極高電壓與電流值的專業設備；這其中還包括管控高功率測試環境所伴隨的整體風險增加。
SiC 和 GaN 元件還具備優異的熱導率（參見圖 1），使其能夠在更高溫度下運作。雖然這項特性在性能上具有優勢，卻也為熱測試帶來了新的挑戰。測試設備必須能夠模擬並測量元件在高溫條件下的性能。此外，維持一致且受控的測試環境對於避免元件損壞並確保性能數據的可靠性至關重要。
由於 SiC 和 GaN 元件具備快速切換能力，因此常被應用於高頻領域。相較於矽元件，針對動態性能（例如切換速度、效率及電磁干擾 (EMI)）的測試更為複雜。要精確表徵這些參數，必須採用先進的測試方法與設備，以捕捉高速事件及元件切換行為的細微細節。
碳化矽（SiC）的結晶結構也比矽更容易產生缺陷，這可能影響元件的可靠性與性能。測試流程必須包含在長時間且多變的環境條件下進行徹底的可靠性測試。因此，對 SiC 元件進行測試以在分片前就篩除晶片上的早期失效，以及在分片後對每個晶片進行測試，就顯得更加關鍵。 這能為客戶提供「已知良品晶片」（KGD），這些晶片隨後可封裝成分立元件，或與其他晶片並聯組裝成模組。若未進行 KGD 測試，則單一不良——或性能低下的——晶片便可能導致整個模組失效，這對功率模組製造商而言將造成極高的成本損失。
作為測試領域的領導者，泰瑞達已擴展了 ETS-88 平台的功能，使其能夠對碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN）元件進行測試。這涵蓋了靜態直流測試以及高速開關交流測試。
善用人工智慧，實現資料與測試效率的最大化
測試碳化矽（SiC）與氮化鎵（GaN）元件的整體複雜性，特別是在預測探針磨損及管理高功率測試方面，促使測試系統必須整合人工智慧與機器學習技術。 舉例而言，碳化矽的測試需使用數千伏特及數千安培的電流，而人工智慧正被運用來預測接觸晶圓的探針可靠性。這能提供更深入的洞察，例如讓晶圓廠製造團隊預先知曉探針將在數分鐘、數小時或數天內磨損，並預先備妥庫存以進行更換。
為滿足此需求，泰瑞達透過Archimedes 分析平台積極整合人工智慧與機器學習技術，藉此協助優化測試條件、預測故障，並提升測試流程的整體效率。這使得在測試過程中能夠即時進行調整，從而提高準確性並提升良率。 顯而易見，對碳化矽（SiC）與氮化鎵（GaN）測試解決方案的需求正驅動著創新。這不僅涵蓋先進的測試儀器，還包括針對寬禁帶半導體獨特特性量身打造的軟體工具與診斷系統。
以積極主動、攜手合作的方式迎接未來
碳化矽和氮化鎵等材料正不斷挑戰傳統測試方法的極限，因此需要創新的解決方案，以確保測試流程的可靠性與效率。泰瑞達（Teradyne）的ETS-88非常適合用於這些元件，在多種應用中皆能提供高吞吐量與低測試成本。
持續創新並為快速演變的半導體市場做好準備至關重要，這使 ATE 能在複雜且要求嚴苛的開發環境中，發揮關鍵作用以滿足製造商的需求。
泰瑞達（Teradyne）始終站在這些創新的最前沿，積極開發靈活且高效的測試解決方案，以因應半導體封裝與材料領域的最新進展。透過緊跟產業趨勢與技術發展，泰瑞達致力於為客戶提供所需的工具，助其在日益複雜且競爭激烈的市場中取得成功。
Jeorge S. Hurtarte 博士目前擔任泰瑞達（Teradyne）半導體測試部門的產品行銷資深總監。Jeorge 曾在泰瑞達、Lam Research、LitePoint、TranSwitch 及 Rockwell Semiconductors 擔任過各種技術、管理及高階主管職務。他是 IEEE 802.11 Wi-Fi 標準委員會的投票委員，並擔任 IEEE 802.11ay 工作組的秘書。 Jeorge 目前擔任 IEEE 異質整合路線圖 (HIR) 測試工作組的共同主席，並兼任加州大學聖克魯茲分校及鳳凰城大學的客座教授。