半導(dǎo)體技術(shù)是信息時代的基石，驅(qū)動著全球范圍的現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展。盡管多年來中國在半導(dǎo)體行業(yè)進(jìn)行了巨額投資，但在高端集成電路領(lǐng)域，中國仍依賴于美國的技術(shù)。目前中國的芯片年進(jìn)口額已超過原油，2018年總計達(dá)到3120億美元。
危機即是動力
現(xiàn)在，美國對中國極限施壓，收緊芯片源頭；作為重要中轉(zhuǎn)地的香港又深陷亂局，對國內(nèi)芯片的進(jìn)口也產(chǎn)生了不利的影響。在這種局面下，快速提升國產(chǎn)芯片的競爭力，提高進(jìn)口產(chǎn)品的可替代性成了我們刻不容緩的任務(wù)。
要擺脫受制于人的境地，我們需要解決的問題涵蓋整個行業(yè)的生態(tài)系統(tǒng)和供應(yīng)鏈，這注定需要一個長期而艱苦的過程。從生產(chǎn)供應(yīng)來看，中國的芯片制造技術(shù)在快速發(fā)展，覆蓋了芯片設(shè)計、制造、封測三部分，總體呈現(xiàn)高速增長狀態(tài)；同時也存在工藝落后、產(chǎn)能不足、人才緊缺等問題。千里之行始于足下，如果每個人把能做的都做到極致，再遠(yuǎn)的目標(biāo)也終有實現(xiàn)的那一天。
我們可以做什么？
芯片是集成電路的物理載體。芯片生產(chǎn)是一個點砂成金的過程，從砂子到晶圓再到芯片，價值直線飆升。中間的技術(shù)含量十分密集。一塊晶圓經(jīng)過數(shù)個月的加工，在指甲蓋大小的空間中集成了數(shù)公里長的導(dǎo)線和數(shù)以億計的晶體管器件，經(jīng)過測試，品質(zhì)合格的晶片會被切割下來，剩下的部分報廢。千挑萬選后，一塊真正的芯片終于誕生了。
在最后的測試階段，對芯片的bar條、chip的測試是不可或缺的步驟，它可以直接“告訴”生產(chǎn)人員，當(dāng)前的晶圓生產(chǎn)了多少合格的芯片。
圖片來自網(wǎng)絡(luò)
大多數(shù)芯片企業(yè)都是購買或自研“芯片測試系統(tǒng)”來進(jìn)行這項工作。無論采用哪種方式，橫河產(chǎn)品都可以為客戶提供最佳的產(chǎn)品支持。
何為芯片測試系統(tǒng)？
在這里我們主要關(guān)注針對DFB/FP激光器的產(chǎn)品，因為這兩類激光器是技術(shù)含量高、生產(chǎn)難度高、應(yīng)用廣泛的典型。
該類型產(chǎn)品主要用于光電生產(chǎn)企業(yè)的BAR條（LD芯片）光電性能檢測，可測試長波長激光器BAR條的常溫、高溫條件下的前光、背光的LIV參數(shù)和光譜參數(shù)，一般支持多種封裝的BAR條多種參數(shù)測試，有利于生產(chǎn)企業(yè)提高測試效率，提高產(chǎn)品的品質(zhì)把控。
系統(tǒng)要求：
1、全自動測試；
2、支持高低溫檢測；
3、可測量光譜、功率等多項參數(shù)。
在該系統(tǒng)的構(gòu)成中，除了必要的進(jìn)出料及傳送等機械部分，最核心的就是對激光器發(fā)光光譜的測量和芯片的供電及測試了。而這兩個部分，恰好就是橫河（YOKOGAWA）極為擅長的領(lǐng)域，下面逐一向大家介紹。
激光器發(fā)光光譜測量和分析
橫河光譜儀占據(jù)著世界市場的領(lǐng)導(dǎo)地位，在功能性、耐用性、方便性等多方面領(lǐng)先于市面上的其他產(chǎn)品。
經(jīng)典的AQ637X系列光譜儀，涵蓋了350nm~3400nm的寬范圍，橫河的光譜儀都是基于衍射光柵原理開發(fā)的，可以準(zhǔn)確地對激光器的SMSR、OSNR進(jìn)行測量。
光譜分析儀AQ6360專為芯片生產(chǎn)領(lǐng)域需求量身定制，相比其他經(jīng)典型號，它帶來了令人興奮的變化：
三大亮點：
掃描范圍收窄、分辨率降低、掃描速度大幅加快。
為什么要做這些改進(jìn)呢？源自光譜儀老客戶的意見和需求。
AQ6370D的參數(shù)太好，在研發(fā)中使用非常合適，可是在生產(chǎn)中就顯得大材小用了，很多客戶只需要其中小部分功能和較低的參數(shù)就足以滿足需求了，更需要降低儀器成本。
所以AQ6360波長范圍變?yōu)?200~1650nm，覆蓋了通信最常用的1310nm和1550nm。波長分辨率最小是0.1nm，適用于激光芯片測試、EDFA測試、光器件測試等大多數(shù)應(yīng)用場合。同時為了更適合生產(chǎn)線使用，掃描速度提升到之前的2倍，體積也適當(dāng)變小了。
這些量身定做的改變，搭配上橫河傳統(tǒng)的自由空間光構(gòu)造設(shè)計，在相同設(shè)置條件下，掃描速度可是AQ6370D的兩倍不止，能給客戶提升的產(chǎn)能是相當(dāng)可觀的。
AQ6360激光芯片掃描圖譜
掃描速度
選型時大部分客戶最為關(guān)注的就是掃描速度，因為對激光芯片測試的企業(yè)來說，需要測試的芯片可能數(shù)以百萬為計，所以提升每個芯片的測試效率就非常重要了。
@Sens: MID, x2 mode. Res 0.1 nm, Span 50 nm, 2001 points
波長精度
有些客戶可能會質(zhì)疑：“AQ6360就是AQ6370D做了減配吧？”
對比AQ6360與AQ6150（波長計）就會發(fā)現(xiàn)，AQ6360實際的波長精度到底有多好——
AQ6360波長精度指標(biāo)是0.02nm（20pm）；
AQ6150波長精度是1pm。
上圖對比可以看出AQ6360實際的精度要好于標(biāo)稱參數(shù)，大概4pm左右，完全能夠跟市場上一些波長計相媲美。它的性能和AQ6370D一樣出色！所以AQ6360可以給客戶帶來前所未有的“快感”，同時又能保證測試的精度。
芯片的供電與測試——SMU
源測量單元（SMU），顧名思義就是可編程電源和測量儀表的結(jié)合體，既可電源輸出，又可以進(jìn)行測量。隨著對源和測量同步性要求的不斷提高，SMU在生物化學(xué)、超導(dǎo)材料、光電器件測試、半導(dǎo)體研究等領(lǐng)域起到了越來越大的作用。
GS820工作時序圖
以對半導(dǎo)體激光器芯片進(jìn)行檢測為例，需要SMU輸出電流驅(qū)動激光器，并測量光電傳感器的輸出電壓，同時使用光譜分析儀對激光器的發(fā)光波長和光譜特性進(jìn)行檢測。
由于光電傳感器產(chǎn)生的電壓很小，需要源表具有很高的分解能力和測量精度。為了避免激光器過熱和提高檢測速度，驅(qū)動電流需要以窄脈沖掃描的形式進(jìn)行輸出，這就對SMU的響應(yīng)和測量速度提出了很高要求。這樣的檢測工作在生產(chǎn)線上可能需要連續(xù)24小時進(jìn)行，SMU的穩(wěn)定性也至關(guān)重要。
SMU 源測量單元的關(guān)鍵參數(shù)：
精度
精度是根本，高精度SMU的輸出和測量精度可以達(dá)到很高，然而這個精度指標(biāo)通常是有很多限制條件的，比如溫度范圍、保證時限等。保證精度的溫度范圍越寬，保證時限越長，實際測試過程中的精度才越有保障。
橫河GS200系列SMU的最高精度可達(dá)讀數(shù)的0.001%；在23±5℃的溫度范圍時，一年的保證精度也可以達(dá)到讀數(shù)的0.016%；23±5℃溫度范圍以外時，溫度系數(shù)更可高達(dá)±0.0008%/℃。
穩(wěn)定性
穩(wěn)定性是指SMU在進(jìn)行長時間連續(xù)測量時，精度的變化情況。影響穩(wěn)定性的因素有很多，如元器件的質(zhì)量、零部件的磨損老化、以及使用或貯存不當(dāng)?shù)取?
另外，SMU的實際應(yīng)用場景通常會連續(xù)測量較長時間，會在SMU的機箱內(nèi)產(chǎn)生并積累熱量，如果散熱處理不當(dāng)也會對輸出和測量的精度帶來較大的影響。
GS200輸出穩(wěn)定性與其他公司產(chǎn)品對比
響應(yīng)速度
當(dāng)SMU的輸出通過掃描或編程頻繁進(jìn)行切換時，輸出的響應(yīng)速度就變得尤為重要。
快速的響應(yīng)才能保證輸出對時間的準(zhǔn)確性，迅速而準(zhǔn)確地達(dá)到輸出值，而良好的震蕩抑制能夠確保電壓、電流輸出的穩(wěn)定，避免對被測對象產(chǎn)生不必要的沖擊。
結(jié)語
橫河優(yōu)秀的產(chǎn)品性能，吸引了越來越多的芯片廠家和系統(tǒng)集成商選擇基于橫河光譜儀和源表來搭建芯片測試系統(tǒng)。
隨著國內(nèi)的芯片生產(chǎn)從2.5G/10G向著25G/40G等更高的速率進(jìn)發(fā)，站在測量儀表行業(yè)前沿、具備深厚研發(fā)能力的YOKOGAWA希望能陪伴所有客戶一路前進(jìn)，助力國內(nèi)芯片行業(yè)成長和起飛。
