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  • 芯片CP测试-TDDI芯片简单测试流程
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    2021-12-07 14:25:23

            芯片的CP测试又可以称作为wafer测试或者量产测试,主要是基于wafer级的测试。针对不同的IC,测试项目并不一样,这里,我简单介绍下TDDI芯片在CP段最基本的测试流程。

            所有IC都是一样,第一个测试flow基本都是open/short测试,而TDDI芯片相比于一般的电源、存储芯片不同的是,TDDI芯片PIN脚很多,往往都是几千个,这也使得测试这一类芯片需要使用专门的测试机台,通过一个pattern即可快速完成OS的测试。接着是电源以及PIN口的漏电流和功耗测试。      

            trimming是测试中必不可少的测试环节,由于工艺偏差,每颗IC在生产出来之后所用的时钟和基准电压都不相同,同时针对不同客户的需求,需要对芯片的基本参数做统一的校准,以保证IC品质的一致性。trim完之后就会将trim值烧录进OTP,保证能达到spec后才会进行下面的测试。

            接着就是对芯片的一些特定功能以及生产工艺进行测试,如针对工艺情况的RAM测试,然后是对于TDDI芯片的一些特殊功能的测试,主要有GIP功能和SOURCE功能测试。针对于普通的显示芯片,TDDI芯片的SOURCE测试还需要包含混合TP功能的测试,如Linebuffer和TP_Scan的测试等,因为TP的功能最终也都是通过source输出的情况体现。具体每个产品测试需求都不一样,功能测试也都很多,甚至有的IC还需要进行高低温等针对外部影响条件的测试,感兴趣可以去了解下。

            最终会再烧录一些生产信息,应用code之后整颗芯片的测试就完成了,如果良率没有问题就会切割出货。

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    拉晶,简单地说就是通过一边旋转一边往外拉,最终形成圆柱形的硅晶棒 之所以形状是圆形,是由制作工艺决定的 2.硅晶圆 3.制作电路 通过多次的蚀刻,形成电路 4.切割 将硅晶圆进行切割,成一块块芯片就完成了 图片...

    1.制作硅晶棒

    用熔融的硅通过拉晶工艺制取
    拉晶,简单地说就是通过一边旋转一边往外拉,最终形成圆柱形的硅晶棒
    之所以形状是圆形,是由制作工艺决定的
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    2.硅晶圆在这里插入图片描述

    3.制作电路

    通过多次的蚀刻,形成电路在这里插入图片描述

    4.切割

    将硅晶圆进行切割,成一块块芯片就完成了
    在这里插入图片描述
    图片来源:
    https://www.sohu.com/a/229719761_99970711
    http://www.elecfans.com/d/731777.html
    https://wenku.baidu.com/view/36c21652cfc789eb162dc83e.html

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    自从华为靠自研芯片成功“上位”以来,手机厂商自研芯片便成为广大爱好者的谈资。很多吃瓜群众想,既然三星、苹果、华为行,别的品牌为何不行?“手机芯片吗不就是ARM的CPU和GPU拼在一起然后找一家代工厂造不就完了吗?”

    然而事实却并不是这样,宣布自研芯片的小米面临澎湃S2的“难产”,LG的芯片也是雷声大雨点没(给LG代工的英特尔也宣布停止代工业务),联想到雷军的那句“做芯片九死一生”,设计芯片难度是很大的。今天我就来介绍一下手机芯片的设计相关的难点。

    1 CPU和GPU

    一般认为这个是最简单的,因为ARM提供公版的方案。拿麒麟980为例,无非就是4个Cortex-A76核心和2个Cortex-A55核心通过总线“拼”在一起,然后再连上一个Mali-G76。

    说的简单,实际上哪有那么简单,不仅要考虑芯片的布局,还要取舍每一种单元的规模(大了功耗和成本受不住,小了性能上不去),还要为实际调度做好准备(例如980就是三丛集设计)。

    2 ISP和DSP

    ISP是图像信号处理的意思,也就是负责处理摄像头传来的信号的部件,集成在芯片内。

    DSP是数字信号处理的意思,负责一些由CPU不合适做的工作,例如视频编解码等,集成在芯片内。

    而这两者都需要芯片厂商自行研发。有消息称,华为为了研制麒麟950的ISP投入了近1亿美元,这是很多厂商负担不起的,也是绕不过去的。即便是如此,海思在视频编解码上还有欠缺,没有达到高通的水平。

    3 基带芯片

    手机的最基本工作是什么?当然是通讯,而通讯需要什么芯片?就是基带芯片。

    基带芯片的研制有多么困难?强大如苹果都设计不出来,英伟达、德州仪器等巨头都因此退出了手机芯片市场。

    而全网通则是手机芯片设计的最大难点之一,不仅涉及到技术,更涉及CDMA专利(而这方面专利大多由高通把持),所以能设计全网通芯片的企业只有高通、英特尔(收购后获得CDMA授权)、海思、联发科(经过专利授权)、三星这五家。

    这也就是澎湃S1成为“单网通”的原因,因为小米在通讯方面专利太薄弱了。

    4 存储

    这就设计到内存和闪存的控制器了,因为没有内存和闪存的芯片就根本不能用,而控制器则必须自己设计。而海思麒麟980率先在内存支持上支持LPDDR4 2133,让内存带宽更大。

    5 其他部件

    最近人工智能很火热,而海思也率先提出了NPU的概念,这完全是全新的概念产品,需要投入成本来研发。设计了NPU之后也的确让海思的芯片变得与众不同,更有卖点。

    为了降低传感器造成的功耗,现在的手机芯片都设计了一个微小的核心专门用来控制传感器,比如现在手机的计步功能就涉及到这个核心。

    6 生产

    看似简单,把方案给代工厂就完事了,实际上也是最烧钱的一步。

    芯片的试产,也叫“流片”,就是烧钱的第一步,现在的16nm流片一次就需要上百万美元,而顶尖的7nm工艺会更高。因为流片是试产,所以还有因设计缺陷失败的可能性。有传言称澎湃S2在已经流片多次,均宣告失败,钱烧了上亿元,却什么也没有拿出来。

    就算是流片成功,进一步生产也需要大量的经费,而由此产生的成本则应该由产品来均摊,所以,一旦产品销量不畅,面临的必然是亏损。

    由此可见,做芯片不是搭积木,而是技术与经费积累而成的产物。对于“中国芯”,我们能做到的也只有口头上支持一下了。

    Sasuga Setsuna

    ETAC Labs——An organization of Mizuiro-Aqua

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  • ST芯片涨价后,你是如何的?

    千次阅读 多人点赞 2022-03-17 10:05:27
    芯片涨价也2年多了,本文分析一下个人的真实经历,供大家参考
    芯片涨价也2年多了,今年(2022年)年后又一次涨价,硬件工程师们该何去何从?
    分享一下自己的经历,给大家一些参考!
    

    前言

    前面所有的博文,都是技术类型的,作为一名多年工作经验的工程师,自己也到即将到工程师的转折点,或多或少也有些实际的经验。本文主要是讲讲芯片涨价后,作为一名硬件工程师所面对的问题,以及博主是如何对现有的产品进行方案替换的。

    希望能够给大家一些参考,同是也希望工程师同胞不吝赐教,分享一些好的芯片方案。

    一、来势汹汹的芯片涨价

    2020年疫情后的芯片涨价在情理之中,但又在意料之外。情理之中是因为随着生产力的下降,必然会导致产能不够,涨价是必然。意料之外的是,通用芯片涨价的幅度让人措手不及!

    博主在产品上用得最多的芯片,应该和很多工程师的一样,ST系列芯片 STM32F103 系列居多,涨价幅度可达10倍以上!
    在这里插入图片描述
    博主的工作行业是智能家居领域,能够用得到ST芯片的产品上使用的居多的是 STM32F103C8 和 STM32F103RB 两款芯片,一些低功耗的设备还用到STM32L151C8,起初芯片的价格也就是10块钱左右,当时涨价初期,在 STM32F103C8 涨到30元到40元的时候,考虑到产品线太多,勉强还坚持生产了一批产品,当然当时的价格已经注定不会生产批量不会太多,用当时的话来说,就是 “太贵了!” 现在看来呵呵,好便宜啊。

    然而让人始料不及的是,一天后,两天后,一天一天查价格的时候,眼睁睁的看着它继续上涨,反正就是涨得多,涨得稳。

    反正就是每周都会问供应商芯片的报价,我估计他们的内心是这样的:
    在这里插入图片描述

    后来真的很短的时间不到 30到50,即便到了涨了 400% ,可能也生产了一些,还是因为产品线太多,期间的时候已经开始着手芯片替换的问题了,这个我后面会说说方案是怎么替换的。涨价脚步没有停止,各大平台工程师们都叫苦连天,然后都在寻找着替换的方案。

    现在来看看 STM32F103C8T6 的价格(2022年3月20),某商城价格仅供参考(好刺眼!!!这种价格,难以想象谁还会用):
    在这里插入图片描述
    2020年到2022年2年时间,涨了2年,到了2021年底的几个月,我查看价格的时候相对稳定,但是在2022春节后,又来了一波涨价潮,其中博主换过方案的芯片涨价了50%,我xxxxxx。
    在这里插入图片描述

    不说了,反正就是永无止境,即便不是ST公司心里的涨价幅度(因为ST涨价肯定会涨,但是市场涨成这样,其实也不是ST想看到的,这样等于作死,这其实设计到供应链代理商等很多复杂的问题,不好说),但是现实就是这样,无法控制。这对于国产芯片厂家是一个很好的机遇。

    我希望有朝一日,我国的芯片厂家能够成为国内工程师的首选,我希望有朝一日,我国半导体发展到摆脱国外技术压制,我希望祖国越来越强大!

    二、芯片方案替换

    上面讲到,在芯片涨到40多接近50的时候,我开始寻找替代方案了,当时各大论坛网站也一大堆人在讨论着,当时基本上所有的方案都是直接替换,尽可能的代码都不需要修改或者细微的修改。

    当时国内相对来说做得最大的厂家就是兆易创新,当然其实还有其他几家也有各个朋友推荐的。
    但是我个人了解的情况,总的来说,对于国产芯片主要有两个问题:

    1、在网上所看到的推荐替言论中,并没有看到确实的工程师朋友说过,已经把产品完全替换成了某一国产品牌,至少我没有看到(只是根据我个人的判断,网上的信息没有确实的让我知道哪位朋友使用国产替换了自己的产品线)。基本上都是推荐言论,以及一些试探性的替换测试。
    2、虽然国产芯片相对 ST 来说,便宜一点,但是涨价潮也影响着国产芯片,一样的,国产IC也涨价,也缺货。这个也是一个大问题。

    因为上述的两点问题,我查看了一下,各个替换型号的价格以及货源情况,确实不尽如人意,所以我个人并没有抽时间去测试某一款替换芯片。但是,F103的方案替换是必然的,这个价格实在是让人接受不了。

    当时想到,ST公司的产品线那么多,是否其他的产品线有合适的芯片?

    于是当时查看了一下STM32L151芯片的价格,整体的虽然也涨价了,但是好像一直保持在30元内,相对 F103 系列来说,这已经是很便宜的价格了。然后自己也去查看了其他的一些型号,发现一个问题,并不是 ST 全系列的产品同步上涨。

    以前市场占有率越多的产品,出货量越大的产品,涨价幅度越多。有一些系列甚至都没有翻倍。 这给了我一个很好的选择机会。

    也正是当时一个巧合,和朋友聊产品的时候,他说自己新产品还用的 ST 的芯片,我问他是不是现在价格有点受不了了,他回了句还好吧!! 也正是这句还好吧,着实让我震惊! 居然在这种时候还能够说出这种话。于是问他用的什么型号,他说是 STM32L051 系列的。

    于是乎,立马查看了一下 STM32L051C8 芯片价格和基本信息:

    STM32L051C8 :M0 的内核,主频最高36MHz,最主要的和STM32F103系列 Pin to Pin,价格10元左右 !!!

    内核主频先不管,在智能家居领域单品领域没有那么高的要求(8051在大部分场合都能满足要求)。
    后面的两个条件真的是感觉天赐良缘啊!!!

    所以没有什么犹豫的,用起来,所以当时也正是因为这样,在我的STM32 专栏里面,就有了几篇 STM32L051 测试的博文:(当然,STM32使用对博主来说比较简单,而且文章是芯片都已经使用量产了才来记录的,当时博文框架与逻辑没有现在的博文那么规范= =!)
    在这里插入图片描述
    当时很快做完了基本的测试,然后直接开始产品线的替换,因为换了芯片,然后基本上是代码得重新构建,这是主要的工作量。但是得益于 ST 完善的产品生态线,也算是省了很多事情。

    其实除了STM32L051 ,还有STM32L053 ,STM32L071都是一样的类型,型号间如果使用基本的功能,程序都可以通用的。

    10元(100+)的价格,其实到2022年春节前夕,依然保持着,但是前面说过,在2022年春节又来了一拨涨价潮,使得 STM32L051 变成15了,这是现在(2022年3月)的价格 :
    在这里插入图片描述
    这个是个坏消息,希望不要步了F103系列的后尘。
    在这里插入图片描述

    综合来说,把 STM32F103 换成了 STM32L051,这是我的选择。虽然换了芯片以后每个产品的代码需要重新构建,但是基于 ST 完善的产品生态,也不算太费事。10元的价格在这个时代:真香!!!

    另外,我的经验给大家参考,大家不要去用(都去用了涨价了……)

    三、对未来的准备

    虽然目前来说,所有产品线的产品芯片替换后,都能够满足要求,也算是暂时解决了这波涨价的危机。

    但是,正所谓人无远虑必有近忧,这是一个好的时代,也是一个坏的时代,作为硬件工程师必须做到下一步的打算,争取把下一次的危机踩在脚下!

    我的想法是,需要找一款合适的国产芯片,作为以后产品设计的备选方案,只要能用得上,就尽量用国产的芯片。这个与上面找国产的思路是不同的,上面的找国产IC,目的是为了替换ST芯片。而对以后的准备,完全是根据自己的行业领域,根据自己的未来产品可能的需求决定的。

    也算是一个机缘巧合,在这个期间,乐鑫发布了ESP32-C3 ESP32–S2这几款芯片,ESP32-C3直接是替换ESP8266的选择,ESP8266详细大多数硬件工程师都听过,因为他确实很火,还是一颗国产的芯片!

    于是乎,又立马查看了一下 ESP32-C3 芯片价格和基本信息:

    ESP32-C3:RISC-V架构,主频最高 160 MHz,集成了 2.4 GHz Wi-Fi 和支持长距离的 Bluetooth 5 (LE),价格10元内 !!!

    于是乎,我选择了去学习 ESP32-C3 芯片,一来因为 RISC-V 架构可预见的未来,二来是国产芯片,三来他还便宜!也正是因为这样,我写了ESP32-C3的专栏:
    在这里插入图片描述在这里插入图片描述
    这里感兴趣的朋友们可以看看:【导航】ESP32-C3 入门教程目录 【快速跳转】

    希望自己的准备,可以给自己未来的工作增加一份保障,使得遇到特殊情况也能顺利的应对。

    涨价潮在继续,但是 ESP32-C3 的价格还是依然给力,而且有货,这是现在(2022年3月)的价格 :
    在这里插入图片描述
    针对自己的工作领域,选一款国内的芯片作为未来产品的可能芯片!ESP32-C3 就是我的准备。

    结语

    以上记录为本人的实际经验,个人所在的行业不可能代表整个行业,个人的选择不可能合适大家的选择,分享给大家仅供参考。

    像文章开头所说,希望工程师同胞不吝赐教,有好的方案,希望能在评论区分享推荐!

    如果真的有合适的,各方面都出色的好的芯片,或许我也会当成自己的准备之一,又会写博文记录测试使用情况。

    最后,愿所有工程师同胞工作生活事事顺心! 谢谢!

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空空如也

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