华为技术有限公司 刘 琮

随着社会经济和科学技术的不断发展，我国集成电路的设计和制造水平已经有了很大程度的提高。射频集成电路是电子技术的重要组成部分，在射频集成电路的开发和制造中，射频测试技术水平的高低对射频集成电路的生产质量具有重要的影响。本文以射频集成电路为主要研究对象，通过对集成电路芯片的射频测试技术进行探讨和分析，为我国射频集成电路的生产和发展提供借鉴的经验。

集成电路是一种新型的半导体器件，它具体是将构成电路所需要的半导体、电阻、电容等电子元件通过氧化、光刻、扩散、外延等半导体制造工艺集成在硅片上，并封贴在管壳内的电子器件。射频集成电路是集成电路的一种，它与集成电路最主要的区别就是应用的射频测试技术。要想对集成电路芯片的射频测试技术进行研究，首先就要了解什么是集成电路芯片和射频测试技术。

1 集成电路芯片与射频测试技术

1.1 集成电路芯片

虽然集成电路在现代社会的发展时间并不长，但从集成电路诞生之后的2G网络通信到现阶段的5G网络通信技术的发展，现代社会经济和科技水平的进步让集成电路的开发和制造水平都有了很大程度的提升。

现阶段，我国的集成电路的应用主要体现在加工设备、加工工艺、封装测试、批量生产及设计创新的能力上，在电子设备的生产和制造、通信技术等方面都具有广泛的应用。集成电路技术主要包括芯片设计技术和制造技术，集成电路是芯片的核心组成部分，它主要是由硅基板、电路、固定封环、接地环和防护环等组成的电子元件。在对射频测试技术进行分析之前，首先就要了解射频集成电路的芯片构成。因为射频集成电路是集成电路的一种，因此射频集成电路的芯片与正常的集成电路芯片的构成是一致的。

1.2 射频测试技术

射频测试技术是射频集成电路区别于其他集成电路的重要技术。随着科学技术的不断发展，用于各种电子设备和网络通信技术的集成电路芯片的设计和制造水平都有了很大程度的提高。然而尽管如此，现代化社会的发展对电子设备功能的要求增加使得集成电路的制作和生产质量要求也在不断地提高。射频集成电路作为我国集成电路中应用最为广泛的一种，研究和分析射频测试技术对提高射频集成电路的质量，满足市场对于射频集成电路功能的需求具有重要的意义。然而现阶段我国对于集成电路技术的提高主要将精力集中于集成电路的设计和制造工艺上，对于测试技术并不重视。射频测试技术作为射频集成电路中的关键技术，对其进行研究和分析，对促进射频集成电路生产质量的提高具有重要的作用。

2 集成电路芯片的射频测试技术分析

2.1 射频测试技术原理

要想对集成电路芯片的射频测试技术进行分析，首先就要清楚的了解射频测试技术的原理。集成电路以其体积小、重量轻、使用寿命长、性能好等特点被电子设备和通信技术等领域广泛应用，研究集成电路对促进我国电子技术领域的发展具有重要的作用。对集成电路进行测试，以测试结果指导设计，如此反复迭代，是保证证集成电路的生产质量和技术水平的重要步骤。集成电路传统的测试技术主要是通过将集成电路安装到测试夹具中进行单一的测试。这种测试方法不仅速度比较慢，还容易因夹具的性能问题引入干扰因素，也很难达到显著的测试效果，同时也会忽略集成电路中存在的一些问题，进而影响集成电路的质量安全。

射频测试技术基于射频集成电路，主要是通过在片测试的方法来进行的。在片测试是一种裸芯片的测试平台，它能够通过探针台、微波探针、直流偏置探卡等基本的集成电路测试设备来配备相应的测试仪器。与集成电路传统的测试技术相比，在片测试技术的出现和发展，不仅能够去除金丝长度和测试夹具对集成电路芯片造成的性能损失，还能够对大规模的射频集成电路进行测试，在提高对射频集成电路测试速度的同时降低成本的消耗。目前最先进，使用最广泛的在片测试方案是FormFactor公司的探针测试系统。

2.2 直流在片测试系统

直流在片测试系统是集成电路的射频测试系统中的重要组成部分。通过前面的分析可以得知，射频测试技术主要是通过在片测试的原理来对射频集成电路进行测试的。直流在片测试系统是在片测试中较为重要的一个部分。直流在片测试系统主要负责检测的对象是各类工艺的射频集成电路晶圆，包含GaAs，SiGe，CMOS等，它主要分为直流终测和PCM测试两个较为重要的方面。由于需要测试的对象是晶圆上数以千记的裸片，因此需要格外注意测试的准确性和速度。随着科学技术的发展，现阶段我国已经建立起自动化的直流在片测试系统，这种自动化的工作模式不仅能够提高测试的速度，还能够降低人工检测的成本和出现差错的概率。

使用直流在片测试系统对射频集成电路进行测试，主要是为了检测集成电路的功耗，各模组静态工作点，以及低频振荡问题。集成电路的高功耗容易引起异常的温升，从而影响整个芯片的性能，严重地可造成芯片烧毁；静态工作电压异常可表征继承电路每一级元件是否正常工作；而低频震荡则可能引起整个电子系统的瘫痪。针对在片测试中容易发现的问题，在电路设计方对芯片进行架构优化，元件选型，增加滤波电路等，可以解决温升，震荡等问题。以此来保证直流测试技术能更好地为射频集成电路服务。

2.3 小信号S参数测试技术

小信号S参数测试也是集成电路芯片的射频测试技术中的一个主要类别。由于在通信系统中，集成电路的对射频信号的放大，传输和反射要求极为严格，而大信号通常引起高频增益的压缩，无法精准评估电路，因此小信号S参数测试技术也是射频测试系统中不可缺少的一部分。小信号S参数测试技术主要的作用是解决对射频集成电路进行测试的精准度和稳定性的问题。由于射频集成电路主要作为信号传输电路应用在电子设备和通信技术当中，因此在对射频集成电路进行测试时，对于射频集成电路精确度的把握是需要重点注意的。而且由于在对射频集成电路进行测试时，容易受到外界干扰对测试结果造成的影响，所以在对射频集成电路应用测试技术时，需要尽量避免受到以上情况的影响。

为提高精度，S参数测试会选择高频高灵敏度的网络分析仪和高质量驻波的射频电缆，并提取相应的校准参数。Keysight公司的PNA 5247S矢量网络分析仪及Form Factor公司的校准片都是当今世界最先进的设备，矢网可以导入通过校准片提取的寄生参数，从而去嵌掉电缆和微波探针对芯片的性能影响，提高对于射频集成电路测试的精准度。另外，为了尽量减小外界因素对测试结果的电磁干扰，在应用小信号S参数测试技术时，通常将被检测的电路元件放在屏蔽罩中。

2.4 测试数据统计技术及成品率统计程序的编写

随着我国电子工业的发展，市场对集成电路的性能和工艺需求有了很大的提升，因而需要在集成电路芯片的生产完成之后，能够及时地掌握芯片的性能和使用情况，在射频集成电路的测试阶段就需要对测试的结果进行统计和分析，并将所得的分析结果反馈给射频集成电路的设计部门，以便达到更好的电路优化，进而改进和提高射频集成电路的生产和设计工艺水平。

为了全面反映芯片性能，必须根据芯片的应用，对其进行关键指标的统计学批量统计。如放大器类芯片的增益，回波损耗和带宽，锁相环芯片的抖动和灵敏度，开关类芯片的插损和驻波等。而为提高统计效率和准确性，需采用电脑程序进行自动化处理。Eoulu公司晶圆智能分析软件，能实时、精准地统计出芯片关键性能的分布情况，在集成电路内业广泛应用。

2.5 控制程序的编写

在现代化社会发展的时代背景下，各行业和领域高效、高可靠性生产需求迫使设备仪器的自动化来代替人工操作，电子技术行业也不例外。在集成电路的研发和制造过程中，自动化的生产技术已经得到了广泛的应用。而对于射频集成电路的射频测试技术而言，很多半导体研发和制造企业研发出了通过编写控制程序来对射频集成电路的测试技术来进行自动化控制的技术工艺。与传统的集成电路测试技术相比，自动化控制程序的编写不仅能够有效解决传统的集成电路测试技术存在的检测速度慢、缺少可靠性等问题，还能够大大提高集成电路测试数据的准确性，对我国集成电路行业的发展和集成电路技术水平的提高具有重要的意义。在现阶段我国的集成电路研发和制造过程中，大多数射程电路测试仪表都具有程控功能，而业内最先进的工业控制公司NI推出的PXI系统使用Labview图形编程语言，通过通用接口总线（GPIB）控制仪表进行数据采集，利用流程软件Test Stand调用测试项和进行数据处理，是半导体行业应用最广泛的程控方案。

结论：综上所述，射频检测技术在我国的集成电路芯片检测中具有重要的应用价值。通过从射频测试技术原理、直流在片测试系统、小信号S参数测试技术、测试数据统计技术及成品率统计程序的编写、控制程序的编写等多个主要方面入手，对现有的集成电路芯片的射频检测技术进行分析，可以得知世界最先进的集成电路检测技术还是掌握在欧美发达国家，我国的集成电路检测技术仍需不断进步和发展。