半導體技術的創新——例如人工智慧高效能運算（HPC）的進展、埃米級矽製程節點、矽光子學，以及車用 xEV 寬禁帶功率電晶體的應用——要求自動測試設備（ATE）以空前的速度演進。 隨著晶片複雜度不斷提升，設計、製造與測試方面的挑戰也隨之倍增。這是一個錯綜複雜的局面，對 ATE 產業具有深遠影響，該產業對於確保當今日益先進的晶片能符合最高品質、可靠性和性能標準至關重要。
有鑑於此，請繼續閱讀，聆聽泰瑞達（Teradyne）的Jeorge Hurtarte 博士探討塑造 ATE 產業未來的趨勢，以及測試方法的創新如何因應這些挑戰。
半導體的新時代：滿足各產業的需求
在人工智慧（AI）、高效能運算（HPC）及資料中心中的矽光子學、智慧型手機、筆記型電腦與物聯網（IoT）裝置中的邊緣 AI 應用，以及車輛電氣化（xEV）日益普及等高需求領域的驅動下，半導體產業的營收預計將於 2030 年達到一兆美元。自動測試設備（ATE）供應商必須預見這些趨勢，並積極開發測試解決方案，以應對日益嚴苛的需求，同時確保測試的準確性、速度、品質與成本不受影響。如圖 1 所示， 這波前所未有的成長勢頭預計將在 2028 年前為 ATE 帶來超過 80 億美元的營收，主要驅動力來自 運算、汽車及行動裝置等市場領域。
圖 1：ATE TAM 歷史與預測，以及 ATE 成長驅動因素。資料來源：泰瑞達
為了實現高效能運算與邊緣運算所需的性能提升，業界持續開發基於更微小製程節點、甚至進入埃米級的晶片。隨著晶片變得更小、更強大且更高效，其複雜度也隨之增加，因此需要高度專業且精確的測試來識別潛在缺陷。 為應對這些微小幾何結構帶來的挑戰，泰瑞達的解決方案整合了測試架構，確保在超高密度製程節點中進行徹底且嚴謹的晶圓級測試與故障檢測。這些測試系統，例如 UltraFLEXplus等，能確保最微小、最複雜的晶片設計具備卓越的品質與可靠性。
先進晶片要達成日益提高的性能目標，另一種方法是在異質整合封裝中採用 2.5D/3D 堆疊及小晶片等新型封裝技術。這帶來了一系列額外的測試要求與能力，以確保 CPU、GPU 和記憶體等高密度封裝元件之間能無縫運作。 泰瑞達支援已知良品晶片 (KGD) 及已知良品中介層 (KGI) 製程，透過評估每個微晶片的功能來預防缺陷。這些自動測試系統 (ATE) 的測試能力，能確保在複雜的先進異質整合封裝中，晶片間的互連性與可靠性。
為因應先進數位晶片與異質整合的複雜性，目前正採用多種測試策略。透過 FlexTest（參見圖 2），「左移」與「右移」測試策略可確保測試覆蓋率在製造流程中保持平衡。將測試前移至開發流程的早期階段，能透過更早識別並解決缺陷，從而降低整體成本。 相對地，將測試覆蓋範圍向右移，則將「任務模式」測試延伸至後期階段（包括製造後階段），確保任何潛在缺陷在產品送達消費者手中之前即被偵測到。這些策略相互配合，以優化良率、成本與品質。
圖 2：FlexTest 透過在製造流程中優化測試點的配置，來降低品質成本
此外，即使晶片封裝技術的進步已能滿足資料處理的需求，下一代資料需求仍可能需要新材料——具體而言，矽光子學將透過實現高速、高能效的資料傳輸，徹底改變資料中心的面貌。為因應這些新技術，泰瑞達的測試系統針對光子學與電子學整合的獨特需求提供解決方案。 共封裝光學元件測試是泰瑞達自動測試設備（ATE）確保資料完整性與傳輸速度的關鍵領域，能確保這些元件能有效管理龐大的資料流量。（參見《矽光子學帶來新的測試挑戰》及《泰瑞達宣布推出適用於矽光子學雙面晶圓探針測試的量產系統》）
邊緣運算需要低功耗、高效率的半導體，以在醫療保健、智慧家庭和農業等各產業中，針對即時應用進行本地資料處理，這正推動著新一波的技術浪潮。針對邊緣運算，泰瑞達的 ATE 測試解決方案，例如 UltraFLEXplus等產品，致力於透過提升精準度與測試吞吐量來優化良率，確保這些低功耗半導體裝置能在各種環境中穩定運作。藉由運用專為評估即時測試資料處理能力與邊緣運算效率所設計的ATE 系統，該公司正為智慧型手機、筆記型電腦及物聯網裝置中的下一波邊緣 AI 創新奠定基礎。
隨著電動車（EV）、自動駕駛（AD）及先進駕駛輔助系統（ADAS）正徹底改變汽車技術，這項挑戰同樣延伸至汽車領域。為確保可靠性與駕駛安全，需要日益複雜的半導體系統。針對這些汽車應用，泰瑞達已開發出高產能自動測試設備（ATE）解決方案，例如 ETS-88，專用於汽車級 SiC 和 GaN 功率半導體元件，以及 UltraFLEXplus ，專用於 76-81 GHz 雷達的 AD/ADAS 測試。
在不斷演變的半導體產業格局中，測試技術的未來
面對所有這些新技術及其對測試系統的嚴苛要求，我們正處於一個由數據驅動測試流程的時代。為了充分發揮測試數據的價值，泰瑞達透過其Archimedes 分析解決方案，與領先的分析服務供應商進行整合，藉此優化生產流程，在提升良率的同時降低成本。透過運用這些即時 ATE 數據所提供的洞察，製造商能夠利用數據分析、人工智慧及機器學習技術，提升製程效率並進行預測性調整。
顯然，半導體產業格局既複雜又不斷演變，其設計與製造方法也日益精進。隨著半導體測試技術日益精細化，自動測試設備（ATE）的領導者必須致力於建立一個涵蓋工具、製程與標準的無縫生態系統。面對如此迅猛的技術變革，ATE 企業需要具備適應性的測試平台，能夠隨著資料傳輸、汽車安全及人工智慧處理等領域的新標準而持續進化。這種適應性將使他們能夠為全球半導體製造商提供長期的價值。
例如，泰瑞達參與SEMI 的「智慧數據與人工智慧倡議」等計畫，正體現了該公司致力於在各製造階段推動數據共享——透過開放且互通的標準來提升良率與品質。藉由積極支持產業合作，該公司正為建立一個統一且具韌性的半導體生態系統鋪平道路。
為了進一步確保產業的未來，泰瑞達積極與教育機構合作，培育下一代工程師。透過投資技能發展並提供先進測試技術的應用機會，該公司致力滿足產業對專業人才的長期需求。
總而言之，新一代半導體技術為自動測試設備（ATE）帶來了挑戰與機遇。隨著資料中心、邊緣運算、汽車應用等領域的每項創新，測試需求也日益精進，這促使業界採取靈活且具適應性的方法，以確保 ATE 解決方案能持續滿足不斷演變的需求。泰瑞達（Teradyne）在此領域處於領先地位，正為未來的測試生態系統奠定基礎，並致力於透過兼顧效率、品質與永續性的解決方案，支持產業的成長。
Jeorge S. Hurtarte 博士目前擔任泰瑞達（Teradyne）半導體測試事業部系統單晶片（SoC）產品策略資深總監。Jeorge 曾在泰瑞達、Lam Research、LitePoint、TranSwitch 及 Rockwell Semiconductors 擔任過各類技術、管理及高階主管職務。Jeorge 現為 SEMI 北美諮詢委員會成員，並擔任 IEEE 異質整合路線圖（HIR）測試分會的共同主席。 Jeorge 擁有電機工程博士學位，以及工商管理、電腦科學與電信工程的碩士學位。他是加州大學聖克魯茲分校與鳳凰城大學的客座教授，並合著有《理解無晶圓廠 IC 技術》一書。