Avec la croissance explosive de l'IA générative, des grands modèles linguistiques (LLM) et du calcul haute performance (HPC), la complexité des puces d'IA a atteint des sommets sans précédent. Les technologies avancées telles que la mémoire à haute bande passante HBM3/HBM3e, l'encapsulation 2.5D/3D comme CoWoS et InFO, et l'adoption généralisée des architectures Chiplet ont imposé des exigences extrêmes aux substrats IC d'interconnexion et aux PCB sous-jacents. Dans des espaces si minuscules et densément emballés, le moindre défaut de fabrication peut entraîner la défaillance d'un module coûteux entier. Par conséquent, des tests électriques précis à chaque nœud critique de fabrication et d'assemblage sont essentiels, et le Test à Sondes Volantes est la technologie fondamentale qui relève ce défi. Contrairement au test in-situ (ICT) traditionnel, le Flying Probe Test élimine le besoin de montages personnalisés coûteux en utilisant des sondes mobiles à grande vitesse pour contacter directement les points de test, les pastilles et les vias sur le PCB, permettant la détection de performances électriques telles que les ouvertures, les courts-circuits, la résistance et la capacité. Cette flexibilité en fait le choix idéal pour les produits à haute densité, de grande valeur et à itération rapide comme les substrats d'IA. Cet article explore le rôle critique du Flying Probe Test dans l'ensemble du processus d'interconnexions de puces d'IA et de fabrication de PCB de substrats, ainsi que la manière dont il assure la précision du prototypage à la production de masse. Découvrez comment Highleap PCB Factory (HILPCB) tire parti d'une technologie de test de pointe pour vous aider à optimiser la conception et la fabrication de substrats d'interconnexion d'IA.

Qu'est-ce que le Flying Probe Test et pourquoi est-il essentiel pour les substrats d'IA ?

Le Flying Probe Test est un équipement de test automatisé (ATE) qui utilise 2 à 8 sondes mobiles indépendantes (sondes volantes) pour contacter les points de test sur une carte de circuit imprimé. Le programme de test est généré directement à partir des données CAO (par exemple, les fichiers Gerber), et la machine contrôle précisément les sondes pour se déplacer vers des emplacements spécifiés pour les mesures basées sur les instructions du programme. Cette caractéristique "sans montage" est son avantage principal.

Pour les substrats d'IA, cet avantage se manifeste sous les aspects suivants :

1. Adaptabilité aux conceptions haute densité et complexes: Les substrats AI présentent des largeurs/espacements de pistes au niveau micrométrique, avec des pas de pastilles BGA extrêmement petits. Les bancs de test à lit d'aiguilles traditionnels sont difficiles à fabriquer et coûteux. Les sondes volantes peuvent contacter avec précision des pastilles aussi petites que 0,1 mm ou même moins, répondant parfaitement aux besoins de test des interconnexions haute densité (HDI) et des substrats IC.
2. Rentabilité pour le prototypage et la production à faible volume: Pendant la phase d'introduction de nouveaux produits (NPI EVT/DVT/PVT), les conceptions subissent de fréquentes modifications. Si des tests à lit d'aiguilles sont utilisés, chaque modification de conception nécessite la refonte de montages coûteux, augmentant les coûts et ralentissant le cycle de R&D. Le Flying Probe Test élimine le besoin de montages, ne nécessitant que des mises à jour du programme de test, améliorant considérablement la flexibilité et réduisant les coûts de test pendant la phase NPI.
3. Capacité exceptionnelle de détection des défauts: Le test par sonde volante ne détecte pas seulement les ouvertures et les courts-circuits de base, mais identifie également les problèmes de connexion potentiels tels que les joints de soudure froids ou les microfissures grâce à des mesures Kelvin précises à quatre fils. Ceci est essentiel pour garantir la qualité des chemins de signaux à haute vitesse, tels que les canaux HBM.
4. Génération rapide de programmes: Des données CAO aux programmes de test exécutables, le processus ne prend généralement que quelques heures, permettant au Flying Probe Test de répondre rapidement aux itérations de conception, ce qui en fait un catalyseur clé des flux de travail de développement agiles.

Comment le test à sonde volante assure-t-il l'intégrité du signal haute vitesse pour les puces d'IA ?

La performance des puces d'IA dépend directement de la vitesse et de la stabilité de la transmission des données. Qu'il s'agisse des milliers de canaux d'E/S se connectant à la mémoire HBM3e ou des liaisons série haute vitesse communiquant via PCIe 6.0/CXL, des exigences strictes en matière d'intégrité du signal (SI) doivent être respectées. Tout défaut sur le substrat, tel que des désadaptations d'impédance, de la diaphonie ou une atténuation du signal, peut entraîner des erreurs de données ou même des pannes système.

Le test à sonde volante assure l'intégrité du signal haute vitesse par les méthodes suivantes :

• Vérification du contrôle d'impédance : Bien que le test à sonde volante ne mesure pas directement l'impédance haute fréquence, il peut vérifier avec précision si les paramètres physiques tels que la largeur de la piste et la distance aux plans de référence - qui constituent les lignes de transmission - sont conformes à la conception. En détectant de minimes variations de la résistance de la piste, il peut déterminer indirectement si des déviations de fabrication provoquant une dérive d'impédance existent.
• Détection de micro-courts-circuits/micro-ouvertures: Entre les pistes de niveau micron fabriquées sur des matériaux avancés comme l'ABF, il peut y avoir de minuscules courts-circuits difficiles à détecter à l'œil nu ou par AOI (Inspection Optique Automatisée). De même, des micro-ouvertures (mauvaises connexions) peuvent exister au fond des microvias percés au laser. Le test à sondes mobiles peut détecter ces défauts avec une précision extrêmement élevée, empêchant les PCB haute vitesse défectueux de passer à l'étape suivante.
• Vérification de la fiabilité des vias et des connexions: Les substrats AI se composent généralement de dizaines de couches, avec des structures d'empilement complexes contenant de nombreux vias enterrés/aveugles et des trous déforés. Le test à sondes mobiles peut vérifier la conductivité fiable de ces interconnexions complexes sur l'axe Z, garantissant que chaque chemin des pastilles de puce aux BGA de la couche inférieure reste dégagé.

Test In-Circuit (ICT) AOI / AXI Principe de test Mesure par contact électrique Mesure par contact électrique Imagerie optique/rayons X Coût NRE Très faible (pas de gabarit) Élevé (gabarit personnalisé requis) Faible Étape applicable Prototype, Faible Volume (NPI) Production de masse Toutes les étapes Vitesse de test Plus lent (Test point par point) Très rapide (Test parallèle) Rapide Couverture des défauts Circuits ouverts, Courts-circuits, Valeurs des composants Circuits ouverts, Courts-circuits, Valeurs des composants, Fonctionnalité Défauts visuels, Qualité de la soudure Flexibilité de modification de la conception Extrêmement élevée Faible (Reconstruction du montage requise) Élevée