💾 美光的產品驗證工程師是幹嘛的?
前言
有些人可能會好奇我在美光是做什麼的,所以這篇文章想跟大家聊聊:身為一名 DRAM 驗證工程師,平常大致都在做哪些事。
這篇文章適用於所有人,其中也包含沒有半導體相關知識的群體。
接下來我會逐步帶大家了解整個 晶圓代工 的流程,這樣你們也會比較清楚 驗證 在其中扮演的角色。
晶圓代工流程
下面這張圖片是我用 Canva 做的 DRAM 晶圓製造流程圖。每個步驟我會再單獨用一個章節簡單描述它是做甚麼的。

晶圓製程
首先,先從晶圓製程開始。下面這張圖片大幅度簡化了晶圓的製造過程。

- 化學氣相沉積(CVD):將氣體化學物質送到裝有晶圓的設備內,氣體會在晶圓表面上產生化學反應,形成一層二氧化矽薄膜。
- 塗上光阻劑:在鋪了二氧化矽薄膜的晶圓上,均勻塗上一層光阻劑,形成光阻膜,讓電路圖可以順利拓印在晶圓上。
- 曝光與顯影:將電路圖覆蓋在紫外光罩上,紫外光照射後,被照射的光阻劑會和紫外光產生光化學反應,接者使用顯影劑浸泡晶圓片,清洗被照射到的光阻劑,保留未被照射到的光阻劑,透過光阻劑在晶圓上畫出電路圖模板。
- 蝕刻:利用酸性或鹼性的溶液,依照光阻層模板侵蝕二氧化矽層,在晶圓上雕刻出電路設計圖。
- 清除光阻劑與晶圓清潔:最後,透過化學、熱力或機械方式清除殘留的光阻劑,並利用超音波清洗、無機溶劑或表面活性劑等方式,將晶圓片清洗乾淨就完成晶圓加工了!

晶圓測試
一片晶圓上會由許多格狀的裸晶 (die) 組成,在測試階段,我們會使用探針檢查每個裸晶的電氣特性,如果表現不佳,裸晶就會被畫上標記。

晶圓封裝
裸晶測試完成後,接著就是 封裝。封裝可以理解為替裸晶量身打造的外殼與結構系統:它不只提供機械保護,避免晶片受外力、潮氣與環境侵蝕,也要把裸晶固定在載體上,建立可靠的電性連接,並同時兼顧散熱、外形尺寸與自動化組裝需求,使晶片能夠被焊接到電路板並投入量產應用。

在常見的塑封製程中,裸晶會先以黏著方式貼附在載板或導線架上,接著透過打線或倒裝焊接等方式,將裸晶的電極與載體電路連通。完成互連後,載體會送入模具進行轉注成型(molding),把融化的環氧樹脂灌入並包覆裸晶;待樹脂冷卻硬化後,形成堅固的封裝本體,提供保護與結構強度。

封裝測試
在封裝完成後,需要對晶片進行功能測試和環境測試,以檢查晶片是否符合法格要求,以及是否能夠承受各種環境條件。功能測試是對晶片的電性、邏輯、頻率等方面進行測試,環境測試是對晶片的溫度、濕度、震動、衝擊等方面進行測試。這個步驟可以確保晶片的性能和穩定性,以及適應不同的應用場合。
驗證 (我的工作)
其實驗證也無非是在跑測試,你可能會問,驗證 (validation) 跟封裝後的 測試 (testing) 有甚麼區別? 簡單來說:
- 封裝後的測試是測試「所有」的晶片,而 驗證 只需要測試「少數」晶片。
- 驗證會在不同的條件 (溫度、電壓、製程) 下,去跑各式各樣的測試。
- 驗證涵蓋的測試項目 (coverage) 比起封裝後的測試多很多,封裝後的測試是幾分鐘就能測完的,但是跑完驗證通常耗時 數週。
- 驗證是站在客戶 (使用者) 的角度去測試 DRAM 的功能。
- 驗證需要根據規格書 (datasheet) 去撰寫測試的腳本,會使用到的程式語言包含 Python 跟 C++。

模組組裝
其實就是把記憶體晶片 焊接 到模組那條 PCB 上,做成一支支的 DIMM (dual in-line memory module)。

模組測試
美光會對模組做測試並貼上標記,使用自動化設備檢查效能和功能,避免人工把不良品放錯位置。有些模組還會寫入可辨識的「Dog Tag」資訊,讓電腦可以讀取並識別。
總結
以上就是晶圓代工流程,希望這篇有幫助你了解晶圓代工產業跟所謂 驗證 是做甚麼的,如果還有問題,歡迎在底下留言,或是直接私訊我。