后端设备面临更多挑战，高性价比ATE聚焦中国

2004年6月B版
 
过去几年半导体工业经历了一个前所未有的严冬，产业链上的各个环节不无例外地受到冲击。泡沫时期扩充的产能很长时间内需要重新调整，各个半导体厂商不断压缩开支，无论是前端设计，还是后端测试和封装市场都萎靡不振，ATE(自动测试设备)厂商近几年多半是愁云满目。进入2003年下半年以来，半导体市场开始明显的复苏，芯片需求量明显放大，对于后端测试设备的需求量也大幅度上升。而通过最近在上海举办的SEMICON展会，几乎所有的ATE巨头都表现出对中国巨大的热情，各家厂商尽显其能，高性价比半导体测试解决方案聚焦中国市场。
 
市场转好，挑战尤存
根据市场分析公司VLSI Research最新的统计数字， 2003年ATE市场最大的赢家是Advantest(爱德万)测试公司，2003年销售额比2002年增长一倍以上。据Gartner/Dataquest公司预测，2004年ATE市场将达到34.5亿美元，比2003年增长46.4%，而2003年ATE市场只有8.7%的增长幅度，为23.5亿美元。比另外，随着半导体供应商财政状况的转好，更多地采用先进半导体工艺，芯片的复杂程度和集成度进一步提高，对于半导体测试的依赖程度也明显加强。
在已经结束的第一季度中，各个主要ATE厂商都取得了长足进展。Teradyne 公司今年第一季度实现连续增长20%，达到4.3亿美元，净收入超过4000万美元，达到该公司三年以来的最高值。据称该公司的Catalyst 和 J750等产品已经接近2000年前后的历史峰值，而Tiger IntegraFLEX等测试设备受SoC、千兆以太网、家庭网络和机顶盒等市场的驱动也有良好的表现。

Teradyne公司主席兼CEO
George Chamillard先生
业内人士分析，拉动半导体产业增长的主要动力来自于无线通信、消费类电子以及与宽带技术相关的DSL等技术领域。就用户端产品而言，这其中既有对于性能要求很高的通信设备，也有相对较低的消费类电子产品。随着集成度的提高，从前端的芯片设计，到后端的封装制造复杂程度也在大幅度提高。目前不仅用于通信基础设施建设的基站等高端产品具有更高的速度和集成度，在消费类电子产品中应用非常普遍的SoC以及SiP等产品复杂性也在提高。一些数百万门，甚至上千万门的芯片已经问世，不断给半导体测试设备提出挑战。Teradyne公司主席兼CEO George Chamillard先生说：“电子产品的发展趋势是体积更小、功能更多、性能更高，需要更小的电流和更高集成度的芯片。从早期的只有几十个晶体管的IC发展到今天包含数百万个，甚至上千万个晶体管的SoC，对于半导体测试设备提出更大的挑战，也促使ATE设备更加复杂。”

科利登系统公司
董事会主席兼首席执行官
Graham J. Siddall 博士
复杂程度不断提高的ATE设备一个直接结果是测试成本不断提高，这部分成本按照惯例需要转嫁到半导体厂商头上。但过去几年的半导体市场不景气已经使多数半导体厂商元气大伤，无力承担昂贵的ATE设备。因此，ATE市场出现的一个非常有趣的现象是，尽管芯片复杂程度在大幅度提高，测试设备越来越复杂，但测试设备的总体成本却没有相应提高。科利登(Credence)系统公司董事会主席兼首席执行官Graham J. Siddall 博士说：“过去五年来，ATE市场出现的最大变化之一是测试成本不断提高。在2000年前后，大家愿意花300万美元买一台测试设备，但现在客户对于一台性能更高的设备却只想支付100万美元，这对于ATE产业提出了非常大的挑战，如何把客户的测试成本控制到最低至关重要。” 
另外，在摩尔定律规律下快速发展的半导体技术也对测试设备提出了严峻的挑战。ATE厂商一方面需要降低测试设备的成本，另一方面还要针对快速发展的半导体技术使测试设备有同步的更新换代速度，这也从另外一个角度加大了半导体供应商的负担。Advantest(苏州)公司ATE部副总经理Y. Moriya表示：“半导体技术变化、发展速度之快，使ATE厂商不断开发出新一代的ATE设备，以满足半导体测试不断提高的要求，但半导体市场更需要成本越来越低，价位越来越合理的测试方案。”尤其对于一些业务不断变化的客户，如何有效利用现有的测试手段服务于新增业务是ATE厂商正在积极面对的问题。

Advantest(苏州)公司
ATE部副总经理
Y. Moriya
 
可配置测试平台帮助客户降低成本？
针对不断攀升的测试成本，半导体测试设备厂商也在不断作出努力，降低成本，减轻对于测试用户的压力。成立于2002年的半导体测试联盟(The Semiconductor Test Consortium, STC)去年曾经向外界公布了开放式测试架构规范的第一个草案版本OpenSTAR(Open Semiconductor Test Architecture)。STC最初由日本自动测试设备厂商Advantest公司和半导体巨头Intel发起，提出该倡议据称当初是出于对日益复杂的SoC系统和不断攀升的测试成本考虑。STC的目标是ATE产业能够采用一个范围广泛的开放标准。
4月19日，STC宣布又有一些全球著名的半导体厂商加入，新加盟的半导体厂商包括美国模拟器件公司(ADI)、富士通(Fujitsu)、飞利浦(Philips)半导体、瑞萨(Renesas Technology)以及Toshiba等半导体厂商，加上原来的发起厂商Intel和Motorola(已经改名为Freescale Semiconductor)可见STC在半导体厂商中的影响力在进一步加强。STC秘书长(Secretary and Administrator)Fred Bode表示：“由于半导体技术和芯片复杂程度不断提高，半导体测试面临着越来越大的挑战。这些半导体厂商意识到STC在提供灵活、高性价比测试方案中发挥的巨大作用。”市场分析人士认为，STC倡导的OPENSTAR单一可配置、开放测试平台的确可以帮助用户降低成本，在此平台基础上的测试方案无论是软件还是硬件都具有高度可互操作性，并有利于客户在一个平台的基础上实现对不断增加的业务进行扩展。目前STC成员已经包括超过25个半导体、生产设备以及测试厂商，吸引更多的半导体厂商加入是STC的最终目的，更多半导体厂商加入这一联盟也将促使其他ATE厂商加入该联盟。
但由于各家公司情况不同，对于STC自然有不同的理解和支持程度。但由于半导体厂商日益关心测试成本，看来开放的测试平台已经是大势所趋，业内分析人士认为，广泛采纳OPENSTAR只是时间问题。Teradyne公司仍有多个成功的平台，其中包括该公司在2002年推出的一个可扩展、可配置的测试方案：Integra Flex。Agilent Technologies公司的93000 SoC系列产品是面向SoC测试的高端可扩展、可配置的测试方案，可对应用于移动设备、机顶盒、家庭娱乐、WLAN等应用领域的半导体产品提供高性价比解决方案。作为STC的发起人之一，Advantest公司目前正在提供符合OpenSTAR规范的测试产品，Moriya表示，在OpenSTAR平台下，半导体厂商即使在目标器件有所改变时也无须购买新的测试设备，可扩展、可配置的测试方案能够满足用户现在以及将来对于高性价比测试方案的需求。
对于最近几年通过大规模并购快速扩张的Credence公司，测试平台可能比较多。Credence公司在2003年并购了Optonics公司，该公司的先进高速光电IR探测成像技术为科利登(Credence)公司的工程验证测试系统增加了独立的诊断检测能力；在2003年并购了SZ Testsysteme AG and SZ Testsysteme GmbH公司，加强了在高级模拟器件，电源器件，汽车芯片和通信器件等方面的测试方案； Credence公司在2001年并购Integrated Measurement Systems(IMS)公司，新增的一系列通用的高性能的工程验证测试系统，用于复杂电子器件的验证和特征测试；2000年Credence公司并购Modulation Instruments公司，通过采用无线器件的调制矢量网络分析(MVNA)技术，该公司为第三代(3G)移动通信器件提供高性价比的混合信号/射频(RF)测试方案。在短短的几年之内消化吸收如此多的测试平台的确不是一件易事，但Credence公司CEO Graham Siddall曾经表示，Credence公司收购了许多公司，拥有许多不同的平台。从长期发展的眼光看，平台的合并不可避免，但这也并不是说单一平台是唯一成功的方式。但外界一般认为，如果Credence计划中的对NPTest并购得以顺利实现，Credence公司可以利用NPTest的可配置测试平台拓展高端测试设备市场。
 
中国市场得到ATE厂商的关注
ATE产业需要面对的另一个挑战是市场在地域上的转移。在目前全球半导体市场，半导体芯片中有超过40%消耗在亚洲，巨大的芯片需求量也在促使半导体厂商将更多的设计和制造转移到亚太地区。这对于习惯于欧美和日本等成熟市场的ATE厂商来说也是一个不小的挑战。
Teradyne 公司主席兼CEO George Chamillard先生说：“在上个世纪八十年代，全球半导体市场只集中在北美、日本和欧洲三个区域，但短短十几年时间，全球半导体市场发生了巨大变化。未来几年时间将有25%的芯片在中国封装或制造，中国已成为全球市场的重要组成部分，Teradyne公司为适应这种转变正在增大在中国的设计和生产能力，满足全球市场的需求。”无论从整体规模，还是从公司效益，本地半导体工业的发展还未达到成熟阶段，更需要低成本的测试方案和更高的技术支持。Credence系统公司Graham J. Siddall 博士说：“中国本地的半导体厂商和电子产品制造商多以消费类电子产品为主，这些产品更加注重性能价格比。Credence系统公司的低成本测试解决方案即是未来满足新的商业环境下亚太地区的客户需求。”他还说：“对于中国本地为数众多的IC设计公司，Credence也有相应的服务项目，可以为规模大小不等的本地设计公司提供许多软件方面的服务，把测试服务的触角延伸到从设计、封装到生产各个环节。”
在本次Semicon展会期间，Credence系统公司展出了ASL3000RF、Personal Kals2(PK2)和Octet等适合于本地客户的测试解决方案。其中ASL3000RF系统是为满足下一代无线设备技术上和经济上的要求而设计，包括802.11无线局域网标准(WLAN)和第三代(3G)移动通讯服务。它的特点是采用了科利登(Credence)公司专利的调制矢量网络分析(MVNA)技术，该技术允许使用宽带数字调制信号进行S参数的测量，并且使无线应用测试的精确度得到了显著的改进。另外ASL 3000RF还具有灵活和可扩展的系统结构，允许客户对系统进行模拟、数字能力的扩展和升级，并加强RF仪器以应对新型无线器件和应用的测试。Personal Kals2是专为先进NVM(非易失存储器)器件设计的第一台工程测试系统。该系统能使工程师在他们的工作平台上快速地设计开发调试器件，简化测试程序的编写。在Kalos交互测试环境(KITE)软件的帮助下，用户还可以编写功能更强大的测试软件，调试NVM器件，分析测试数据。测试程序在PK2上开发验证之后，可以直接移植到K2系统上以备大批量生产测试使用。而Octet则是该公司针对高量产产品测试系统制造的中价格最低廉的一款。Octet提供的多址支持和模拟设备安装软件的自动化减少了软件开发时间，多种数字数据频率和每管脚独立的数字信号处理模拟结构使客户可以进行多种类型器件的并行测试，提高产能。据称Octet系统的显著特色之一是采用了科利登(Credence)公司的专利技术—嵌入式温度稳定技术(ETS)，这一技术使Octet采用风冷就能保持系统温度的稳定，降低在设备和基础设施方面投入的成本。
安捷伦科技则展示了为系统芯片 (SOC)、闪存和参数测试提供的新型测试解决方案。其中Agilent 93000 SOC系列据称是业内增长速度最快、成本最低、可扩充的单一平台，全球已经安装了750多套系统。Agilent 93000 SOC系列测试设备主要面对SOC测试中遇到的性能和成本挑战，应用于超高速数字信号、混合信号和RF等领域。Agilent 4070系列主要面向高精度DC测量、电容测量、内存电池测试和其它高频应用领域，具有低成本优势和高度可靠性。
安捷伦新推出的适用于存储器和逻辑器件测试的Agilent Versatest V4000系统，是一套完整的单一平台系统，可服务于从工程开发到大批量生产的完整流程。它对V4100和V4400中采用的测试技术进行相应调整，在一个紧凑、低噪声、经济的系统中提供了同等的测试性能。V4000使得用户能够测试各种应用，包括手机、个人数字助理和MP3播放器中使用的闪存、DRAM、SRAM、嵌入式内存和纯逻辑模块。
据介绍，V4000提供了全部100-MHz的性能和独立的64条I/O通道，保证其应用程序全面兼容所有Versatest系列产品。由于这种兼容能力，在V4000上开发的测试程序可以直接转移到用于量产的其他Versatest基台上，提供从工程到量产的关联性及可重复性。
在半导体测试领域，工程师遇到的挑战是繁琐而冗长的测试过程、成本高昂的测试程序开发时间，这给产品开发进度和控制成本的要求带来更大压力。据称V4000不再依赖昂贵、大规模的全功能实验室和生产测试系统来评估正在开发的设计方案，而是通过使用与生产测试系统相同的Site模块和软件，使工程师能够在桌面上或在分布式工作环境中开发测试脚本，而不会降低性能和兼容性。

安捷伦科技副总裁兼自动测试事业部单芯片系统业务部门总经理Tom Newsom
市场人士认为，安捷伦公司测试平台正在试图整合中国的半导体供应链，把设计公司的数据整合到制造商，将生产和测试更加紧密地结合。该公司已经有大唐、海尔、六合万通、威宇科技和中芯国际等一批在中国半导体市场举足轻重的客户。安捷伦科技副总裁兼自动测试事业部单芯片系统业务部门总经理Tom Newsom说，“安捷伦是中国集成电路行业发展中的关键合作伙伴，我们提供了杰出的测试解决方案和服务，改善了广大客户的商业业绩。从开发测试系统和工程解决方案到教育服务，我们提供了优质产品，实现了广大客户要求的经济效益。”
目前中国本地市场的半导体芯片需求量呈现逐年上升态势，根据市场分析公司Databeans的预测，2003年到2009年期间，中国本地市场对半导体芯片需求量复合年增长率可达17%。目前已经有统计数字表明，中国正在成为全球最大的芯片封装基地，随着芯片的集成度和复杂程度的提高，设计、制造和封装等对测试设备的依赖程度也在加强，满足客户升级和扩展需求的高性价比半导体测试解决方案无疑是市场的宠儿。■