「我的第一部5G手机」5G晶圆大批量生产的测试新方法( 三 ) |技术|雷达|2019科技之光|

业界对上面列出的所有方法都相当了解，并且已经使用了多年。晶圆测试的唯一新方法是天线耦合。天线耦合展示了在大带宽（比大多数合路器和不平衡平衡转换器balun）大的情况下进行功率合并的能力，并且需要的面积更小，并且没有功率，例如开关。与其他方法都具有至少一个红色列的方法相比，这可以降低测试的成本。下面本节将介绍天线耦合方法，包括有关该方法工作原理的技术说明以及要评估的测试结构，最后再介绍由英特尔进行的测试。
使用天线耦合进行OTA测试使用天线时，应注意，电磁场的不同区域与离开天线的距离有关（图3）。传统的空中（OTA）测试是在封装测试中完成的，测试工程师将喇叭形天线放在天线远场区域的测试仪中，而电磁辐射是能量传输的主要类型。但是，使用天线耦合方法进行晶片测试时，将天线置于更近的位置，即位于近场区域，距离小于100μm ，其中非辐射能量传输是主要的能量传输类型。

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图3：距离与使用天线耦合测量场类型之间的关系。晶圆测试天线耦合方法位于近场感应区
尽管由于天线与DUT的紧密关系，天线并未形成真实的天线波束方向图，但它确实提供了一些好处。一方面，大多数天线工作在窄带中，带宽（BW）可能约为10％至20％，但是在近场感应区域中运行可使性能带宽更大，接近80％或者更高。另外，将天线放置在薄膜中的优点在于，它也可以用于与多个通道的天线功率进行合成，并且可以在薄膜内轻松设计任意天线。

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图4：FormFactor设计的用于评估膜内天线的测试膜。
图4：FormFactor设计的用于评估膜内天线的测试膜。它包括两种不同类型的天线（偶极天线和环形天线），每一种天线都有大尺寸和小尺寸两种尺寸。
为了评估Pyramid Probe（金字塔形）探头进行OTA测试的能力，测试Pyramid Probe（金字塔形）探头设计了两种不同类型的天线：环形天线和偶极天线（图4）。此外，每种类型都有两种不同的尺寸，以评估每种天线随尺寸变化的方式。为了模拟DUT ，校准基板设计有相同的天线。结果（图5和图6）表明，这些天线具有良好的信噪比，并且工作范围从大约5 GH z到50 GH z均具有平坦的性能。

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图5：环形天线的天线耦合测量。绿线表示测试系统的底噪

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图6：偶极天线的天线耦合测量。绿线表示测试系统的底噪
另一个测试是在膜上使用环形天线，但在校准基板上放一个焊盘，看看DUT上的焊盘是否可以提供足够大的信号以进行检测（即， DUT是否需要在其上安装天线进行测量，或者可以使用不带任何其他结构的垫板）。结果（图7）表明可以接收信号，但是响应不像校准基板上的天线那样平坦。

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图7：使用环形天线从陶瓷基板上的焊盘接收信号的测量。蓝线是底噪
使用5G设备进行OTA测试在与英特尔的联合合作下，为其5G RF-SoC设备开发了一种测试方法，因此进行了OTA测试，因为它可以在密集的RF-SoC中提供更简单的功率组合设备布局。英特尔选择了一种测试设备，并为此设备设计了一个膜，该膜包括三个不同的测量路径：
1. 标准传导– DUT与测试仪直接电连接；