日益增長的耗電量

系統，汽車，消費電子產品，便攜式電子產品以及與物聯網的新連接對能源效率的更大需求正在持續推動功率半導體設備的發展，同比需求創歷史新高。

因此，世界各地的公司和代工廠正在提升功率產品的測試能力，涵蓋了研發，高性能產品的生產以及量產。下一代的功率產品也在被快速的研發，以實現減少成本及支持不斷增長的廣泛應用需求。

根據行業報告，電力電子設備中68％的功率器件在2017年用于低壓應用（<900 V）。剩余的功率器件部分（32％）在發生顯著增長的情況下，按電壓不同被分成如下等級：中等（1 - 1.9 kV），高（2 - 3.3 kV）和非常高（> 3.3 kV）電壓應用。*

電動車輛和運輸工具是功率半導體器件/模塊的使用正在擴展的兩個領域。在高溫（300 - 400°C）下需要處理更高的電流（200 - 400 A）和更高的電壓（3.3 - 10 kV），以滿足新的可靠性和性能規范。這需要廣泛的產品特性的研發和生產測試的開發。

工程師面臨的一個關鍵挑戰是在片測試而不是封裝測試。FormFactor已經在在片功率半導體產品測試中發揮了重要作用

新時代的新材料

目前，98.7％的功率半導體產品是使用硅襯底材料制造的。然而，存在從Si到寬帶隙襯底材料（GaN和SiC）的轉變，這有望實現功率器件性能的顯著提高。在未來四到五年內，預計這些材料的使用量將增長3.9％（17億美元）。*

通常，SiC和GaN高功率半導體可以在更高的溫度下工作并且具有更高的效率。具體而言，用于更快的切換的GaN以及用于更高溫度的SiC的研究和開發是有意義的。支持更高工作溫度的產品可以提高可靠性，如用于電動車輛；而支持更快切換的產品則可以降低功耗。基于GaN和SiC的產品都可以比基于Si的產品更小，以便于其封裝到更小的消費產品中。

雖然GaN和SiC功率半導體（橫向和垂直結構）的在片測試方法與Si產品類似，但這些新型寬帶隙產品需要擴展的測試能力。

何時必須簡化測試復雜性

功率半導體產品通常用作功率電子電路中的開關或整流器。這些通常被稱為電源設備，電源IC和電源模塊。一些常見的功率器件包括功率二極管，功率MOSFET和IGBT（絕緣柵雙極晶體管）。

當工程師和設計師開發下一代產品時，他們需要在測試期間收集關鍵參數。其中包括以下功率半導體器件參數：

擊穿電壓

低漏電@高壓

導通電阻RDS（on）*用于高電流

切換的上升和下降時間

安全工作區（散熱和“閂鎖效應”）

熱阻

然而，當在晶片上而不是封裝內測試Si和先進的GaN / SiC產品時，研發工程師和測試人員面臨的主要挑戰是采集高精度的數據。其要求在高壓下的防電弧能力，高電流下探針與晶圓的低接觸電阻以及減薄的晶圓的處理能力。簡而言之，“快速獲取精確數據”要求快速而簡單的完成對復雜高功率器件測試系統的設置。并且，始終關注人員與器件的安全。

*“RDS（on）”代表MOSFET中的“漏極 - 源極導通電阻”。

挑戰

高電壓防電弧
通常，當測試晶圓上的高電壓時，探針之間將存在放電（電弧），這也發生在DUT（被測器件）和相鄰器件（垂直布局）或其他測試pad（橫向布局）之間。此外，在高于1000 V的電壓下，晶圓載物臺和周圍探針臺之間可能發生電弧放電。

探針與器件的低接觸電阻
實現精確高電流測量的另一個關鍵挑戰是盡可能降低探針與器件的接觸電阻。這將確保可以在晶圓上測量到器件的完整性能，并與封裝器件性能完全一致。這使得用于終端的應用電源模塊的已知良好芯片（KGD）的成本顯著降低。

晶圓和載物臺之間的均勻接觸和熱阻
為了獲得晶片上每個器件的準確數據，重要的是在晶片背面和卡盤頂面之間具有均勻的物理接觸。首先，這可以通過確保從器件產生的全部熱量遠離每個器件來分散熱誤差，而不管晶片上的器件位置如何。其次，對于卡盤作為電觸點之一的垂直器件（如IGBT），這可實現超低接觸電阻 - 這是克服RDS（on）非開爾文測試的電阻誤差的關鍵需求。只有解決了這兩個挑戰，才能在測試數據中看到每個設備的最大性能。

電路設計師的精確器件模型
產品特性分析工程師面臨的挑戰是同時滿足測量高電壓/高電流的能力和精確的低漏電性能，以創建完整的器件模型。這將有助于電路設計人員優化其功率IC設計，以實現最大的商業價值。平衡高電壓/電流切換與在不工作時（斷開狀態）器件功耗是這項工作的重點。

FormFactor與關鍵設備制造商一起解決了這些測試挑戰，并繼續為行業提供準確數據和降低測試成本的保證解決方案。

TESLA200 -完整準確的大批量數據處理的測試環境

FormFactor開發了TESLA200高級晶圓功率半導體探針臺系統，是一款專門為功率半導體器件研究人員，設備/測試工程師和制造經理/操作員設計的系統。

TESLA200在保證操作人員安全的前提下，可以采集準確的高壓和高電流測量數據。測試可以在單個或批量的減薄晶圓上進行，應用于研發、產品特性分析/建模、小批量生產的快速的測試。

除了超低漏電產品測試外，TESLA200還可以輕松設置和增加新的測試功能，用于靜態和動態高功率測量。該系統可支持-55°至300°C及更高溫度的應用。

多種抗電弧技術可實現高達10,000V DC高壓測試性能，并實現對產品的完美保護。此外，在片測試系統中集成了極低的接觸電阻/熱阻材料和技術，可實現高達600A的最佳的高電流測量。

FormFactor通過各種高壓和高電流探針以及防電弧探針卡完善了解決方案。提供用于工程和生產的高功率測試設備。

可提供手動，半自動和最新的全自動版本，以便最快速地獲得準確的數據

審核編輯 ：李倩