碳化硅市場(chǎng)的黑馬，成為蘋果背后的低調(diào)玩家，Aehr的秘訣是什么？
由于提高了能效，碳化硅(SiC)正迅速成為大功率電子設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)。為了支持電動(dòng)汽車、可再生能源和儲(chǔ)能的爆炸式增長(zhǎng)，該行業(yè)正在尋求到本世紀(jì)末將晶圓產(chǎn)量從每年幾十萬片增加到每年數(shù)百萬片。
半導(dǎo)體制造過程相當(dāng)于是現(xiàn)代的煉金術(shù)，需要數(shù)千家公司和數(shù)萬個(gè)工藝步驟的協(xié)同。由于其復(fù)雜性，良率是該行業(yè)關(guān)乎1000億美元的問題。因此，制造過程需要不斷進(jìn)行關(guān)鍵狀態(tài)檢查，以支持人類創(chuàng)造更高級(jí)的產(chǎn)品。
半導(dǎo)體行業(yè)的普通觀察者通常會(huì)過度關(guān)注荷蘭光刻機(jī)巨頭ASML和光刻，盡管這只占半導(dǎo)體制造廠總設(shè)備的約22%，計(jì)量和檢查約占工具的13%。
一、各大測(cè)試公司代表產(chǎn)品各有千秋，Aehr在SiC領(lǐng)域取得早期成功
美國(guó)知名探針卡供應(yīng)商FormFactor、日本知名探針卡供應(yīng)商Micronics Japan和意大利微電子公司Technoprobe生產(chǎn)的探針卡由一塊印刷電路板組成，該電路板上有一排比頭發(fā)還細(xì)的探針。探針的排列是針對(duì)每個(gè)單獨(dú)的芯片設(shè)計(jì)而定制的。探針本身非常精細(xì)，只能在MEMS晶片上制造。
日本測(cè)試公司Advantest和美國(guó)半導(dǎo)體測(cè)試公司Teradyne最著名的是自動(dòng)測(cè)試設(shè)備（ATE）。ATE工具取出探針卡，將它們與晶圓上的芯片完美對(duì)齊，并與晶圓上的電路進(jìn)行物理接觸，然后它向電路發(fā)送精確的電氣測(cè)試信號(hào)以表征它們。
Aehr Test Solutions是美國(guó)一家擁有獨(dú)特測(cè)試解決方案的小公司，其技術(shù)用于蘋果的Face ID、英特爾硅光子學(xué)，以及最重要的SiC（碳化硅）。
幾年前，該公司在SiC（碳化硅）領(lǐng)域取得了早期成功。從那時(shí)起，由于他們的工具在SiC中的迅速采用，收入和股價(jià)飆升。
由于提高了能效，SiC正迅速成為大功率電子設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)。為了支持電動(dòng)汽車、可再生能源和儲(chǔ)能的爆炸式增長(zhǎng)，該行業(yè)正在尋求到本世紀(jì)末將晶圓產(chǎn)量從每年幾十萬片增加到每年數(shù)百萬片。
二、Face ID背后的黑馬
大多數(shù)行業(yè)使用封裝或模塊老化來消除高價(jià)值部件的infant mortality。在升高的溫度/電壓下進(jìn)行加速壓力測(cè)試可以通過測(cè)量測(cè)試期間設(shè)備性能的任何變化來幫助清除腐爛的雞蛋。這些潛在的制造缺陷可以被消除，從而最大限度地減少客戶在現(xiàn)場(chǎng)擁有產(chǎn)品模具的機(jī)會(huì)。這對(duì)于 IGBT 和標(biāo)準(zhǔn)硅基設(shè)備領(lǐng)域來說很好，因?yàn)槔匣瘯r(shí)間更短，但對(duì)于SiC，由于所需老化時(shí)間的長(zhǎng)度，成本開始飆升。這就是 Aehr Test System 的新穎方法的用武之地。他們不是創(chuàng)建模塊級(jí)測(cè)試工具，而是制造晶圓級(jí)測(cè)試工具。
更廣泛的邏輯行業(yè)在90年代采用了這些工具的早期版本，但隨后轉(zhuǎn)變?yōu)楦嗟男袠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。Aehr 仍然用于激光的晶圓級(jí)老化，例如蘋果的FaceID 和英特爾的硅光子平臺(tái)。
由于碳化硅良率低，可以淘汰大部分infant mortality。允許封裝更少的失敗設(shè)備并縮短完整的測(cè)試周期。周期時(shí)間是SiC器件生產(chǎn)的主要限制因素，而Aehr減少周期時(shí)間的解決方案很有前途。安森美半導(dǎo)體是Aehr在SiC領(lǐng)域的第一個(gè)標(biāo)志性客戶。Aehr還與英飛凌、ST Microelectronics、Rohm、Wolfspeed、Mitsubishi、Rohm、Sanan IC、CR Micro 等其他公司進(jìn)行了合作。
轉(zhuǎn)向晶圓級(jí)老化時(shí)，成本節(jié)省是巨大的。如果滿足汽車質(zhì)量要求，那么每個(gè)SiC器件制造商都可以輕而易舉地轉(zhuǎn)向晶圓級(jí)老化。隨著汽車制造商意識(shí)到這一點(diǎn)，一些汽車制造商甚至要求他們的供應(yīng)商實(shí)施十幾個(gè)小時(shí)的超長(zhǎng)時(shí)間老化。因此，唯一具有成本效益的方法是使用Aehr。
Aehr為這些晶圓級(jí)老化測(cè)試開發(fā)了FOX-XP工具。每個(gè)晶圓可以包含多達(dá)一千個(gè)SiC器件。FOX-XP 一次可以測(cè)試9到18個(gè)晶圓。FOX-XP在腔室內(nèi)執(zhí)行此操作，該腔充當(dāng)高度調(diào)節(jié)的極端溫度環(huán)境。這可以被認(rèn)為是一個(gè)烤箱，除了它，也可以耗散超過18kW。FOX-XP 工具的成本約為250萬美元。
這些工具還必須與Aehr測(cè)試系統(tǒng)的WaferPak接觸器一起使用。WaferPak類似于探針卡，但它不僅與晶圓接口，還承載晶圓。WaferPak被認(rèn)為是一種消耗品，因?yàn)樗鼈儗?duì)于每種設(shè)計(jì)都是獨(dú)一無二的，并且填充一個(gè)FOX-XP的成本約為150萬美元。設(shè)計(jì)通常每隔幾年就會(huì)改變一次。這些設(shè)計(jì)更改提高了終端市場(chǎng)功率設(shè)備的效率并降低了成本。
WaferPaks是未來經(jīng)常性收入的關(guān)鍵引擎。我們稍后將分享的模型表明，WaferPaks的收入將在幾年內(nèi)超過FOX-XP。
WaferPak有2048個(gè)I/O引腳和DPS通道。每個(gè)通道都有遠(yuǎn)程電壓和接地檢測(cè)。每個(gè)通道可在高達(dá)40V和低至-30V的1024個(gè)電壓電平之間循環(huán)。它可以運(yùn)行高達(dá)2A。需要明確的是，WaferPak無法像高端探針卡那樣進(jìn)行精細(xì)測(cè)試，因?yàn)樗鼈兊奶结樢俚枚?。此外，這些探頭比高端ATE設(shè)備具有更精細(xì)的控制。關(guān)鍵在于它允許在高達(dá)150攝氏度的溫度下運(yùn)行時(shí)進(jìn)行高壓測(cè)試。
老化工具能夠進(jìn)行多種類型的測(cè)試。這包括具有負(fù)高溫柵極偏置的雙極電壓，這是為一位新客戶提出要求并迅速開發(fā)的。
三、Aehr開發(fā)FOX-XP工具提高效率，成本約250萬美元
轉(zhuǎn)向晶圓級(jí)老化時(shí)，成本節(jié)省是巨大的。如果滿足汽車質(zhì)量要求，那么每個(gè)SiC器件制造商都可以輕而易舉地轉(zhuǎn)向晶圓級(jí)老化。隨著汽車制造商意識(shí)到這一點(diǎn)，一些汽車制造商甚至要求他們的供應(yīng)商實(shí)施十幾個(gè)小時(shí)的超長(zhǎng)時(shí)間老化。因此，唯一具有成本效益的方法是使用Aehr。
Aehr為這些晶圓級(jí)老化測(cè)試開發(fā)了FOX-XP工具。每個(gè)晶圓可以包含多達(dá)1000個(gè)SiC器件。FOX-XP一次可以測(cè)試9到18個(gè)晶圓。FOX-XP在腔室內(nèi)執(zhí)行此操作，該腔充當(dāng)高度調(diào)節(jié)的極端溫度環(huán)境。FOX-XP工具的成本約為250萬美元。
這些工具還必須與Aehr測(cè)試系統(tǒng)的WaferPak接觸器一起使用。WaferPak類似于探針卡，但它不僅與晶圓接口，還承載晶圓。WaferPak被認(rèn)為是一種消耗品，因?yàn)樗鼈儗?duì)于每種設(shè)計(jì)都是獨(dú)一無二的，并且填充一個(gè)FOX-XP的成本約為150萬美元。設(shè)計(jì)通常每隔幾年就會(huì)改變一次。
這些設(shè)計(jì)更改提高了終端市場(chǎng)功率設(shè)備的效率并降低了成本。
WaferPak是未來經(jīng)常性收入的關(guān)鍵引擎，WaferPak的收入將在幾年內(nèi)超過FOX-XP。
WaferPak有2048個(gè)I/O引腳和DPS通道。每個(gè)通道都有遠(yuǎn)程電壓和接地檢測(cè)。每個(gè)通道可在高達(dá)40V和低至-30V的1024個(gè)電壓電平之間循環(huán)。它可以在高達(dá)2A的電流下運(yùn)行。需要明確的是，WaferPak無法像高端探針卡那樣進(jìn)行精細(xì)測(cè)試，因?yàn)樗鼈兊奶结樢俚枚?。這些探頭比高端ATE設(shè)備具有更精細(xì)的控制，關(guān)鍵在于它允許在在150攝氏度的高溫下運(yùn)行時(shí)進(jìn)行高壓測(cè)試。
老化工具能夠進(jìn)行多種類型的測(cè)試。這包括具有負(fù)高溫柵極偏置的雙極電壓，這是為一位新客戶提出要求并迅速開發(fā)的。
最后是Aehr的產(chǎn)品線，即FOX-XP WaferPak Aligner，它在FOUP或晶圓盒與WaferPak Contactors之間真空吸取裝載和卸載晶圓。WaferPak對(duì)準(zhǔn)器的成本通常不到100萬美元，但根據(jù)晶圓廠的自動(dòng)化要求，有多種產(chǎn)品可供選擇。對(duì)準(zhǔn)器可以支持多種Fox-XP工具，但許多晶圓廠希望完全自動(dòng)化Fox-XP，這需要將它們與全自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)器一對(duì)一配對(duì)。
Aehr為晶圓級(jí)老化測(cè)試開發(fā)了FOX-XP工具，汽車制造商們的測(cè)試過程轉(zhuǎn)向晶圓級(jí)老化步驟時(shí)，能提高終端市場(chǎng)功率設(shè)備的效率并大大降低成本。
周期時(shí)間是SiC器件生產(chǎn)的主要限制因素。由于SiC良率低，可以使早期失效率大大降低，而Aehr減少周期時(shí)間的解決方案大有益處，使得各個(gè)汽車制造商們可以節(jié)省更多開支。
