11月3日,2021集成电路制造年会(CICD)专题会议在广州举行。飞腾公司产品质量部总监余金山受邀参加了当日下午的集成电路检测与测试创新论坛,并发表了名为《CPU的测试挑战及应对策略》的主题演讲。
余金山认为,由于现阶段CPU的芯片设计复杂度、制造工艺技术都进行了全面升级,同时更加多元化的应用场景,也使得产品本身面临更严重的可靠性问题;由此,也让CPU测试面临着诸多挑战。
他指出,在CPU量产过程中需要注意以下几个核心问题:“首先是工艺层面,要具备标准的单元特性、工艺角特性、工艺可靠性的完整验证;在芯片验证环节,则需要对CPU硅后功能、性能、参数进行完整验证,同时对CPU的可靠性(封装可靠性及电气可靠性)进行验证;成本与质量环节,要重点支持对芯片wafer的诊断、定位及良率提升和支持更高的测试覆盖率,以降低DPPM支持灵活的分bin规则,以节省wafer成本;最后是在客户服务环节,需要注意支持tracebility能力,快速有效的FA分析流程及平台,以快速响应客户质量异常诉求。”
为了能够精准解决上述提到几个核心问题从而推动CPU加速实现量产,飞腾构建了符合国际CPU可靠性(电气)验证及国际CPU可靠性(封装)验证标准的CPU量产的测试筛选流程。

CPU成功实现量产,必然离不开对各类设备的需求。诚如前文所属,随着CPU产品在设计、工艺等环节全面升级,对于测试环节所需的可靠性设备、测试设备、失效分析设备也都提出了更严格的要求。
余金山在演讲中提到,在测试设备上,主要是基于CPU芯片本身的特点,体现在大电流、高功耗、数字信号速率高、大Packge Size、管脚(Ball)数多、测试向量深度大和高低温测试需求等方面;在可靠性设备上,对电路可靠性和封装可靠性都提出更高要求;而失效分析设备的需求,主要集中在封装级分析、解剖、缺陷定位、缺陷暴露、缺陷观察以及材料分析几个方面。
以上提到的三类高端设备供应,几乎被美系和日系厂商垄断。因此,余金山认为:“伴随CPU持续追求更高性能,必然会在多核设计、高速接口、先进制程与封装工艺方向演进,导致CPU研发面临更严峻的挑战。而CPU对制造和可靠性设备的需求集中在高端设备,我们应当不断推进设备研发与应用的向前发展。”
据了解,飞腾CPU产品谱系包括“飞腾腾云S系列高性能服务器CPU、飞腾腾锐D系列高性能桌面CPU、飞腾腾珑E系列高端嵌入式CPU以及与腾云S、腾云D等处理器搭配,构建全国产化方案的飞腾套片系列。”由其构建的从端到云的全栈生态中,涵盖了集成、硬件、软件领域共计2300余家厂商。
2021年至今,飞腾CPU产品销售量超过200万片,广泛应用于信息基础设施、融合基础设施、创新基础设施等领域,位居政务信创市场占比第一。
