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为什么同一套 SRAM 测试方法,不能适用所有制程?

By 2026-07-15No Comments

半导体制程持续演进,内存缺陷的型态也随之改变。不同制程节点拥有不同的电性特性、内存架构与应用需求,因此内存测试策略也必须跟着调整。从成熟制程到先进 FinFET 制程,都须针对各种可能发生的缺陷,建立最有效率的测试流程。

以 55nm、40nm 制程为例,这类技术仍广泛应用于车用 MCU、传感器、动力系统控制等芯片。由于产品需要在高温、低温等严苛环境下长时间稳定运作,内存测试重点集中在数据保持能力、漏电、读写裕度,以及 eFlash 的耐久性与可靠度。

当制程进入 22nm、28nm,应用开始扩展至 Edge AI、AIoT、高阶 MCU 等产品,SRAM 容量持续增加,操作电压持续降低,内存之间的交互影响也更加明显。此时测试重点逐渐转向相邻内存干扰、读写干扰、动态缺陷,以及低电压下才容易出现的边界问题。

到了 12nm、16nm FinFET 制程,AI 推论 SoC 通常整合大量高速缓存、NPU Buffer 与大型 SRAM,除了制程变异造成的弱单元外,高频运作、低电压、大量数据同时存取,都可能使原本正常的内存在特定条件下才发生错误,因此高速动态缺陷、电压下降造成的错误、组件老化,以及修复效率都成为新的挑战。

由于不同制程面临的风险完全不同,测试方法也必须有所区别。成熟制程最重视的是长期可靠度,因此测试流程通常会加入数据保持测试、高温重复验证、低电压重复验证等项目,确认内存在长时间保存数据、高温运作或供电不稳的情况下,仍能维持正常功能。

22nm、28nm 则需要更完整的动态测试。除了基本的 March 算法外,还会加入 March B、读后写(RAW)、读后写回(RDW)等测试流程,搭配相邻内存干扰测试,仿真实际运作时大量读写所造成的影响,同时验证低电压模式下是否仍具有足够的操作裕度,避免边界性缺陷流入量产。

12nm、16nm AI 推论芯片的测试策略又必须再向前一步。除了高速测试之外,还需要加入低电压扫描、不同邻近数据排列测试、故障诊断,以及修复后验证等流程,仿真 AI 芯片在真实工作负载下的各种情境,确认内存在高速、高密度运作下仍能维持稳定,并验证修复后是否真正恢复正常功能。

可以发现,内存测试是根据制程节点、产品架构与缺陷特性,建立最适合的测试组合。成熟制程着重可靠度验证,先进制程则强化高速、低电压与动态行为分析,才能在测试覆盖率、测试时间与量产成本之间取得平衡。

为了因应不同制程的测试需求,芯测科技打造以「算法推荐+测试执行+故障诊断+修复优化」为核心的完整解决方案。其中,MART(Memory Algorithm Recommendation Tool)可依据制程节点、产品类型与可能发生的内存缺陷,自动推荐最适合的测试策略。例如,55nm、40nm 车用 MCU 会优先配置可靠度相关测试;22nm、28nm 车用、Edge AI 芯片则强化相邻内存干扰、读写干扰与低电压测试;12nm、16nm AI 推论 、Edge AI SoC则导入高速测试、修复导向测试及根因分析等流程,让不同产品都能采用符合自身需求的测试方法。

在实际测试阶段,START™ v5 提供适用于不同制程的 MBIST 架构,支持数据保持、高速、低电压、相邻内存干扰、大型 SRAM 分组管理及修复导向测试等功能;UDA (Use-Defined Algorithms)可依需求加入客制化测试元素;TEC 则能快速调整测试元素组合,让同一套测试平台即可因应不同制程与产品需求。透过从算法推荐、测试执行、故障诊断到修复验证的一站式流程,协助芯片设计团队在不增加不必要测试成本的前提下,提升内存测试覆盖率、缩短测试时间,同时兼顾良率与产品可靠度。