爱德万测试成功开发出半导体电路分析太赫兹技术

加速次太赫兹波通信、芯片及3D组件开发

半导体测试设备领导者爱德万测试(Advantest)宣布开发出应用于电路分析的短脉冲太赫兹波技术，该技术主要用于分析次太赫兹波段(100GHz~1THz) 组件的传输特性(S-参数)，以及侦测芯片电路故障特征与位置(TDT/TDR)。此项新技术克服了现行技术的测量局限性与难以负担的成本问题，可望大幅带动先进装置的发展，扩大应用层面。

1、次太赫兹波传输特性分析技术

随着智能型手机与各式行动装置日趋普及，无线通信流量激增，现行规定频率范围内所能负荷的容量已不敷使用，因此，较高频率范围、尚未用于无线通信的次太赫兹波段，逐渐成为全球研发重点。

图1、次太赫兹波通信应用情境   数据源︰日本总务省

在开发高频组件过程中，测量系统整体频率特性尤为重要，包括评估主动组件增益与I/O阻抗、电路板与连接器等，其中会涉及输出信号振幅和相位的反射与传输特性的测量，即所谓S-参数(散射参数)。然而现今市面上的网络分析仪一次测量范围上限仅为100GHz，若超过此限，工程师只能不断反复修改设备与测量方式的设定，这不仅造成额外工作负担、耗费更多时间，也影响测量数据的连续性，测量成本更会因此倍增。

爱德万测试这项最新技术的目标就在于大幅降低上述负担︰采用飞秒光学脉冲激光做为信号源，透过宽带光学/电子探棒，进行一阶段(one-pass) 式的S-参数测量，最高可支持1.5THz，如此所带来的效率提升效益将让使用者缩短时间、减轻工作负担，进而降低成本。

2、高空间分辨率芯片布线质量分析技术

尽管半导体电路尺寸日益缩小有助于消费性电子产品体积轻巧化、指令周期加快，却使得摩尔定律面临技术瓶颈之虞。为避免微型化发展遭遇物理极限难题，芯片制造商正着手研发3D半导体芯片，让单一封装能够实现电路多层化。其中最大的挑战便是布线故障分析。由于电路板相互堆栈，无论是X光或其他现行检测技术，都难以找出布线故障点，如开路、短路、阻抗、电路不匹配等问题。一般而言，侦测这些问题，会利用示波器TDR (时域反射) 和/或TDT (时域传输) 分析功能，但芯片尺寸走向微型化，必须具备超高空间分辨率才能进行故障分析。

图2、3D半导体布线故障与TDR测量范例

爱德万此项全新技术采用飞秒光学脉冲激光做为信号源，能够提供极优异的空间分辨率，分辨率可小于5μm，最大测量范围达300mm。在承袭爱德万测试深获客户肯定的太赫兹波光谱造影系统基础下，飞秒光学脉冲激光同样拥有极高分辨率，此外，这项新技术还提供了比对功能，能够精确判断组件CAD数据数据上的布线故障位置，最适于分析高度复杂的高密度电路缺陷。

2015年5月27-29日爱德万测试于东京Big Sight举办的Wireless Technology Park展览上展示应用此项新技术开发的系统原型，预定于2015会计年(即2016年3月底) 推出相关产品。