半導(dǎo)體技術(shù)是信息時(shí)代的基石，驅(qū)動(dòng)著全球范圍的現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展。盡管多年來(lái)中國(guó)在半導(dǎo)體行業(yè)進(jìn)行了巨額投資，但在高端集成電路領(lǐng)域，中國(guó)仍依賴于美國(guó)的技術(shù)。目前中國(guó)的芯片年進(jìn)口額已超過(guò)原油，2018年總計(jì)達(dá)到3120億美元。
危機(jī)即是動(dòng)力
現(xiàn)在，美國(guó)對(duì)中國(guó)極限施壓，收緊芯片源頭；作為重要中轉(zhuǎn)地的香港又深陷亂局，對(duì)國(guó)內(nèi)芯片的進(jìn)口也產(chǎn)生了不利的影響。在這種局面下，快速提升國(guó)產(chǎn)芯片的競(jìng)爭(zhēng)力，提高進(jìn)口產(chǎn)品的可替代性成了我們刻不容緩的任務(wù)。
要擺脫受制于人的境地，我們需要解決的問(wèn)題涵蓋整個(gè)行業(yè)的生態(tài)系統(tǒng)和供應(yīng)鏈，這注定需要一個(gè)長(zhǎng)期而艱苦的過(guò)程。從生產(chǎn)供應(yīng)來(lái)看，中國(guó)的芯片制造技術(shù)在快速發(fā)展，覆蓋了芯片設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)三部分，總體呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)狀態(tài)；同時(shí)也存在工藝落后、產(chǎn)能不足、人才緊缺等問(wèn)題。千里之行始于足下，如果每個(gè)人把能做的都做到極致，再遠(yuǎn)的目標(biāo)也終有實(shí)現(xiàn)的那一天。
我們可以做什么？
芯片是集成電路的物理載體。芯片生產(chǎn)是一個(gè)點(diǎn)砂成金的過(guò)程，從砂子到晶圓再到芯片，價(jià)值直線飆升。中間的技術(shù)含量十分密集。一塊晶圓經(jīng)過(guò)數(shù)個(gè)月的加工，在指甲蓋大小的空間中集成了數(shù)公里長(zhǎng)的導(dǎo)線和數(shù)以億計(jì)的晶體管器件，經(jīng)過(guò)測(cè)試，品質(zhì)合格的晶片會(huì)被切割下來(lái)，剩下的部分報(bào)廢。千挑萬(wàn)選后，一塊真正的芯片終于誕生了。
在最后的測(cè)試階段，對(duì)芯片的bar條、chip的測(cè)試是不可或缺的步驟，它可以直接“告訴”生產(chǎn)人員，當(dāng)前的晶圓生產(chǎn)了多少合格的芯片。
圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)
大多數(shù)芯片企業(yè)都是購(gòu)買(mǎi)或自研“芯片測(cè)試系統(tǒng)”來(lái)進(jìn)行這項(xiàng)工作。無(wú)論采用哪種方式，橫河產(chǎn)品都可以為客戶提供最佳的產(chǎn)品支持。
何為芯片測(cè)試系統(tǒng)？
在這里我們主要關(guān)注針對(duì)DFB/FP激光器的產(chǎn)品，因?yàn)檫@兩類激光器是技術(shù)含量高、生產(chǎn)難度高、應(yīng)用廣泛的典型。
該類型產(chǎn)品主要用于光電生產(chǎn)企業(yè)的BAR條（LD芯片）光電性能檢測(cè)，可測(cè)試長(zhǎng)波長(zhǎng)激光器BAR條的常溫、高溫條件下的前光、背光的LIV參數(shù)和光譜參數(shù)，一般支持多種封裝的BAR條多種參數(shù)測(cè)試，有利于生產(chǎn)企業(yè)提高測(cè)試效率，提高產(chǎn)品的品質(zhì)把控。
系統(tǒng)要求：
1、全自動(dòng)測(cè)試；
2、支持高低溫檢測(cè)；
3、可測(cè)量光譜、功率等多項(xiàng)參數(shù)。
在該系統(tǒng)的構(gòu)成中，除了必要的進(jìn)出料及傳送等機(jī)械部分，最核心的就是對(duì)激光器發(fā)光光譜的測(cè)量和芯片的供電及測(cè)試了。而這兩個(gè)部分，恰好就是橫河（YOKOGAWA）極為擅長(zhǎng)的領(lǐng)域，下面逐一向大家介紹。
激光器發(fā)光光譜測(cè)量和分析
橫河光譜儀占據(jù)著世界市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)地位，在功能性、耐用性、方便性等多方面領(lǐng)先于市面上的其他產(chǎn)品。
經(jīng)典的AQ637X系列光譜儀，涵蓋了350nm~3400nm的寬范圍，橫河的光譜儀都是基于衍射光柵原理開(kāi)發(fā)的，可以準(zhǔn)確地對(duì)激光器的SMSR、OSNR進(jìn)行測(cè)量。
光譜分析儀AQ6360專為芯片生產(chǎn)領(lǐng)域需求量身定制，相比其他經(jīng)典型號(hào)，它帶來(lái)了令人興奮的變化：
三大亮點(diǎn)：
掃描范圍收窄、分辨率降低、掃描速度大幅加快。
為什么要做這些改進(jìn)呢？源自光譜儀老客戶的意見(jiàn)和需求。
AQ6370D的參數(shù)太好，在研發(fā)中使用非常合適，可是在生產(chǎn)中就顯得大材小用了，很多客戶只需要其中小部分功能和較低的參數(shù)就足以滿足需求了，更需要降低儀器成本。
所以AQ6360波長(zhǎng)范圍變?yōu)?200~1650nm，覆蓋了通信最常用的1310nm和1550nm。波長(zhǎng)分辨率最小是0.1nm，適用于激光芯片測(cè)試、EDFA測(cè)試、光器件測(cè)試等大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合。同時(shí)為了更適合生產(chǎn)線使用，掃描速度提升到之前的2倍，體積也適當(dāng)變小了。
這些量身定做的改變，搭配上橫河傳統(tǒng)的自由空間光構(gòu)造設(shè)計(jì)，在相同設(shè)置條件下，掃描速度可是AQ6370D的兩倍不止，能給客戶提升的產(chǎn)能是相當(dāng)可觀的。
AQ6360激光芯片掃描圖譜
掃描速度
選型時(shí)大部分客戶最為關(guān)注的就是掃描速度，因?yàn)閷?duì)激光芯片測(cè)試的企業(yè)來(lái)說(shuō)，需要測(cè)試的芯片可能數(shù)以百萬(wàn)為計(jì)，所以提升每個(gè)芯片的測(cè)試效率就非常重要了。
@Sens: MID, x2 mode. Res 0.1 nm, Span 50 nm, 2001 points
波長(zhǎng)精度
有些客戶可能會(huì)質(zhì)疑：“AQ6360就是AQ6370D做了減配吧？”
對(duì)比AQ6360與AQ6150（波長(zhǎng)計(jì)）就會(huì)發(fā)現(xiàn)，AQ6360實(shí)際的波長(zhǎng)精度到底有多好——
AQ6360波長(zhǎng)精度指標(biāo)是0.02nm（20pm）；
AQ6150波長(zhǎng)精度是1pm。
上圖對(duì)比可以看出AQ6360實(shí)際的精度要好于標(biāo)稱參數(shù)，大概4pm左右，完全能夠跟市場(chǎng)上一些波長(zhǎng)計(jì)相媲美。它的性能和AQ6370D一樣出色！所以AQ6360可以給客戶帶來(lái)前所未有的“快感”，同時(shí)又能保證測(cè)試的精度。
芯片的供電與測(cè)試——SMU
源測(cè)量單元（SMU），顧名思義就是可編程電源和測(cè)量?jī)x表的結(jié)合體，既可電源輸出，又可以進(jìn)行測(cè)量。隨著對(duì)源和測(cè)量同步性要求的不斷提高，SMU在生物化學(xué)、超導(dǎo)材料、光電器件測(cè)試、半導(dǎo)體研究等領(lǐng)域起到了越來(lái)越大的作用。
GS820工作時(shí)序圖
以對(duì)半導(dǎo)體激光器芯片進(jìn)行檢測(cè)為例，需要SMU輸出電流驅(qū)動(dòng)激光器，并測(cè)量光電傳感器的輸出電壓，同時(shí)使用光譜分析儀對(duì)激光器的發(fā)光波長(zhǎng)和光譜特性進(jìn)行檢測(cè)。
由于光電傳感器產(chǎn)生的電壓很小，需要源表具有很高的分解能力和測(cè)量精度。為了避免激光器過(guò)熱和提高檢測(cè)速度，驅(qū)動(dòng)電流需要以窄脈沖掃描的形式進(jìn)行輸出，這就對(duì)SMU的響應(yīng)和測(cè)量速度提出了很高要求。這樣的檢測(cè)工作在生產(chǎn)線上可能需要連續(xù)24小時(shí)進(jìn)行，SMU的穩(wěn)定性也至關(guān)重要。
SMU 源測(cè)量單元的關(guān)鍵參數(shù)：
精度
精度是根本，高精度SMU的輸出和測(cè)量精度可以達(dá)到很高，然而這個(gè)精度指標(biāo)通常是有很多限制條件的，比如溫度范圍、保證時(shí)限等。保證精度的溫度范圍越寬，保證時(shí)限越長(zhǎng)，實(shí)際測(cè)試過(guò)程中的精度才越有保障。
橫河GS200系列SMU的最高精度可達(dá)讀數(shù)的0.001%；在23±5℃的溫度范圍時(shí)，一年的保證精度也可以達(dá)到讀數(shù)的0.016%；23±5℃溫度范圍以外時(shí)，溫度系數(shù)更可高達(dá)±0.0008%/℃。
穩(wěn)定性
穩(wěn)定性是指SMU在進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)測(cè)量時(shí)，精度的變化情況。影響穩(wěn)定性的因素有很多，如元器件的質(zhì)量、零部件的磨損老化、以及使用或貯存不當(dāng)?shù)取?
另外，SMU的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景通常會(huì)連續(xù)測(cè)量較長(zhǎng)時(shí)間，會(huì)在SMU的機(jī)箱內(nèi)產(chǎn)生并積累熱量，如果散熱處理不當(dāng)也會(huì)對(duì)輸出和測(cè)量的精度帶來(lái)較大的影響。
GS200輸出穩(wěn)定性與其他公司產(chǎn)品對(duì)比
響應(yīng)速度
當(dāng)SMU的輸出通過(guò)掃描或編程頻繁進(jìn)行切換時(shí)，輸出的響應(yīng)速度就變得尤為重要。
快速的響應(yīng)才能保證輸出對(duì)時(shí)間的準(zhǔn)確性，迅速而準(zhǔn)確地達(dá)到輸出值，而良好的震蕩抑制能夠確保電壓、電流輸出的穩(wěn)定，避免對(duì)被測(cè)對(duì)象產(chǎn)生不必要的沖擊。
結(jié)語(yǔ)
橫河優(yōu)秀的產(chǎn)品性能，吸引了越來(lái)越多的芯片廠家和系統(tǒng)集成商選擇基于橫河光譜儀和源表來(lái)搭建芯片測(cè)試系統(tǒng)。
隨著國(guó)內(nèi)的芯片生產(chǎn)從2.5G/10G向著25G/40G等更高的速率進(jìn)發(fā)，站在測(cè)量?jī)x表行業(yè)前沿、具備深厚研發(fā)能力的YOKOGAWA希望能陪伴所有客戶一路前進(jìn)，助力國(guó)內(nèi)芯片行業(yè)成長(zhǎng)和起飛。
