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大體而言集成電路產(chǎn)業(yè)可分為三個階段：電路設(shè)計，晶圓制造，封裝測試。電路設(shè)計大體是一群電路系統(tǒng)畢業(yè)的學霸搞出來的(因為學霸，所以高薪)，他們把設(shè)計好電路給晶圓制造廠(臺積電、聯(lián)電、中芯國際……)，最后圓片從晶圓廠發(fā)貨到封裝測試廠(日月光、安靠、長電科技……)。

圖 1

剛?cè)胄械臅r候，師傅就告誡說：千萬別把圓片摔壞了，一片等于一輛寶馬。現(xiàn)在知道圓片本身的價格只是百萬分之一，最低端的芯片工藝從設(shè)計出來到成功流片至少百萬人民幣，而高端的5納米工藝，那就是天文數(shù)字據(jù)說到了4~5億美金。試想如果芯片流片成功，不能正常封裝、量產(chǎn)、沒法按計劃推向市場，那將是多么悲劇的一件事情，輕則傷筋動骨掉幾斤肉，重則公司關(guān)門大吉、人去樓空。市場的事情讓市場去說，技術(shù)的事情讓搞技術(shù)的人來談。作為封裝廠客服部門的工作人員，建議設(shè)計公司在項目啟動之初就要和封裝廠進行系統(tǒng)的TRA技術(shù)風險評估(TRA：Technical Risk Assessment)對接工作，防患于未然。

圖 2

一般來說，設(shè)計公司與封裝工廠做TRA對接的最佳節(jié)點有4個：封裝選型、項目啟動之初，封裝定版、樣品制作、Pre-Qual.階段，F(xiàn)ormal Qual.封裝測試和可靠性階段，預(yù)量產(chǎn)階段。

1．封裝選型、項目啟動之初的TRA

通常而言，初創(chuàng)設(shè)計公司都會去照抄競爭對手的樣品封裝，形成Pin-To-Pin的替換關(guān)系，便于打開終端市場，掘取第一桶金。而但凡有想法的設(shè)計公司，自己會去找到終端客戶提供客制化芯片設(shè)計服務(wù)（比如功能、形狀、特性）。這時設(shè)計公司就會面臨封裝選型的問題，比較什么類型封裝、封裝3D尺寸、管腳的數(shù)量/間距甚至封裝材質(zhì)。如果封裝選型正確，可以不用開發(fā)新框架、新基板，不用買封裝模具，可以省去大概2-3個月左右的時間；如果選型錯誤，需要設(shè)計、購買新框架或基板，甚至需要購買封裝模具，這會耗用大概3-5個月時間和約10-50萬的資金投入。另外一個，芯片的Bond Pad尺寸設(shè)計、Test Pad設(shè)計、Bond Pad布局也會影響到封裝，比如芯片的Bond Pad設(shè)計為40um，而芯片性能需要用25um的焊線，這就會超封裝設(shè)計規(guī)范（因為焊球的尺寸一般為2-3倍焊線直徑，不得超出Bond Pad）；又如Bond Pad布局不合理導(dǎo)致焊線交叉，甚至在超薄封裝中做交叉焊線，這就面臨封裝難度增加甚至喊停；測試Pad只是給晶圓廠 Chip Probe用的，跟封裝無關(guān)？No No No，因為如果測試Pad放在切割道中間，會導(dǎo)致封裝廠必須使用激光開槽技術(shù)為刀切開路，使得封裝成本增加。所以在封裝選型、項目啟動之初，就要跟封裝廠初步定好封裝方案，和基本的項目進度表，雙方在統(tǒng)一的平臺上使用統(tǒng)一的語言順暢溝通，我們可以暫且給這個階段的技術(shù)風險評估取名為TRA1。

2. 封裝圖初定、樣品制作、Pre-Qual.階段的TRA

我們可以把封裝圖初定、樣品制作和Pre-Qual.這個階段比喻成設(shè)計公司的孩子在學習“站立”。孩子站穩(wěn)當了，后面才能學走路和跑步。封裝圖初定的時候，小的封裝工廠可能靠單個工程師的經(jīng)驗做風險評估，專業(yè)的封裝工廠會找一群工程師做風險評估，也許未來的封裝工廠會用系統(tǒng)做風險評估。根據(jù)封裝工廠提供的風險評估結(jié)果，一般而言封裝工廠會自我風險閉環(huán)，確保識別出來的風險能被監(jiān)控到位，不帶病進入正式Qual.。如果某個站別的風險比較高，通常封裝廠會建議客戶投小量芯片進行DOE驗證（Design Of Experiment），確定封裝工藝參數(shù)區(qū)間。樣品制作階段就意味這流程、原材料都已經(jīng)初定了，工廠按照Qual的、量產(chǎn)的流程進行生產(chǎn)，這一步完成后大家可以拿到封裝良率、樣品性能數(shù)據(jù)、測試良率三個數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)由設(shè)計公司和封裝廠雙方核對、判讀，確認是否需要做出工藝、原材料甚至打線圖的調(diào)整，為正式Qual.的工作做好準備工作。這項工作結(jié)束之后，可以請封裝廠出具第二版技術(shù)風險評估報告，可簡稱為TRA2。

3.Formal Qual.和可靠性階段的TRA

如果說前面的電性樣品、Pre-Qual.是孩子在學習站立，那正式Qual.和可靠性就是孩子在學習走路了。產(chǎn)品進入正式Qual.階段，也就意味風險都已經(jīng)得到非常大的釋放，這當中會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)收集、封測Qual.報告和可靠性報告，其中蓋公章的可靠性報告是產(chǎn)品打開市場的通行證。普通的產(chǎn)品下1批Formal Qual.即可，封裝完成后進行測試，并選取測試良品安排可靠性；重要的產(chǎn)品或供重要的終端，通常會安排3批Formal Qual.，并分別取測試良品安排可靠性。更有講究的設(shè)計公司會要求更加嚴苛，比如封裝過程中必須使用不同批次的原材料，必須安排在不同班別時間和人員生產(chǎn)，必須使用同一型號而不同機臺號碼的設(shè)備；安排測試良品進行DPA（Destroy Physical Analysis），確認封裝工藝中的重要監(jiān)控項目是否達標。取得測試良品安排可靠性之后，一般就可以準備轉(zhuǎn)量產(chǎn)審核了。可靠性項目和數(shù)量視設(shè)計公司或終端要求來定，一般來說250顆就夠了，基本的項目含有MSL，TCT，HTSL，PCT等。在封裝作業(yè)性正常、封裝測試良率達標且可靠性通過的情況下，產(chǎn)品即可順利轉(zhuǎn)入量產(chǎn)。其實這個階段完成之后，所有的技術(shù)風險已經(jīng)得到了充足的釋放，在TRA2的基礎(chǔ)上略微更新即可生成TRA3。

4.初期量產(chǎn)階段的TRA

通常而言孩子學會走路不是目的，而學會奔跑才是重點，這個時代的變化太快了。產(chǎn)品經(jīng)過雙方及雙方內(nèi)部認可產(chǎn)品轉(zhuǎn)入初期量產(chǎn)，有的工廠卡控初期量產(chǎn)的批次數(shù)量，也有的工廠卡控下單的數(shù)量。在這個階段我們要注意，雙方都可能存在責任部門轉(zhuǎn)換的問題，比如在封裝工廠，初期量產(chǎn)前的工作都是由CE （Customer Engineer）部門主導(dǎo)，進入初期量產(chǎn)階段主導(dǎo)工作會轉(zhuǎn)移到PE(Process Engineer)和CQE（Customer Quality Engineer）；而在大型的設(shè)計公司，項目也會從NPI(New Product Income)轉(zhuǎn)入到PE（Process Engineer）階段。在這個階段，責任承接部門通常會要求收集一些封裝和測試的數(shù)據(jù)，比如Top Defect分析、封裝和測試良率。如果確認產(chǎn)品質(zhì)量或封裝測試良率有問題，項目有可能會退回到Qual.階段(雖然這種情形很少見到)。收集到完整的封裝、測試數(shù)據(jù)，Top Defect分析后，在TRA3的基礎(chǔ)上可以生成TRA4，通常而言這個項目可以說導(dǎo)入結(jié)束啦。表1是國內(nèi)某工廠的TRA模板，供大家參考使用。

表 1

最后講個扁鵲三兄弟的故事吧。魏文王問扁鵲曰：“子昆弟三人其孰最善為醫(yī)？”扁鵲曰：“長兄最善，中兄次之，扁鵲最為下。”魏文侯曰：“可得聞邪？”扁鵲曰：“長兄於病視神，未有形而除之，故名不出於家。中兄治病，其在毫毛，故名不出於閭。若扁鵲者，镵血脈，投毒藥，副肌膚，閑而名出聞於諸侯。”

在做技術(shù)風險評估能力的所有等級中，當視“未有形而除之”為最高境界。希望通過這篇小文，電路設(shè)計從業(yè)人員、集成電路項目管理人員和有興趣的朋友可以從中得到啟發(fā)，盡早識別出項目的風險并解決，讓項目更加順利啟動、進行和完成！