大體而言集成電路產(chǎn)業(yè)可分為三個(gè)階段：電路設(shè)計(jì)，晶圓制造，封裝測(cè)試。電路設(shè)計(jì)大體是一群電路系統(tǒng)畢業(yè)的學(xué)霸搞出來(lái)的(因?yàn)閷W(xué)霸，所以高薪)，他們把設(shè)計(jì)好電路給晶圓制造廠(臺(tái)積電、聯(lián)電、中芯國(guó)際……)，最后圓片從晶圓廠發(fā)貨到封裝測(cè)試廠(日月光、安靠、長(zhǎng)電科技……)。

圖 1

剛?cè)胄械臅r(shí)候，師傅就告誡說(shuō)：千萬(wàn)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(jià)格只是百萬(wàn)分之一，最低端的芯片工藝從設(shè)計(jì)出來(lái)到成功流片至少百萬(wàn)人民幣，而高端的5納米工藝，那就是天文數(shù)字據(jù)說(shuō)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(méi)法按計(jì)劃推向市場(chǎng)，那將是多么悲劇的一件事情，輕則傷筋動(dòng)骨掉幾斤肉，重則公司關(guān)門(mén)大吉、人去樓空。市場(chǎng)的事情讓市場(chǎng)去說(shuō)，技術(shù)的事情讓搞技術(shù)的人來(lái)談。作為封裝廠客服部門(mén)的工作人員，建議設(shè)計(jì)公司在項(xiàng)目啟動(dòng)之初就要和封裝廠進(jìn)行系統(tǒng)的TRA技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估(TRA：Technical Risk Assessment)對(duì)接工作，防患于未然。

圖 2

一般來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)公司與封裝工廠做TRA對(duì)接的最佳節(jié)點(diǎn)有4個(gè)：封裝選型、項(xiàng)目啟動(dòng)之初，封裝定版、樣品制作、Pre-Qual.階段，F(xiàn)ormal Qual.封裝測(cè)試和可靠性階段，預(yù)量產(chǎn)階段。

1．封裝選型、項(xiàng)目啟動(dòng)之初的TRA

通常而言，初創(chuàng)設(shè)計(jì)公司都會(huì)去照抄競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的樣品封裝，形成Pin-To-Pin的替換關(guān)系，便于打開(kāi)終端市場(chǎng)，掘取第一桶金。而但凡有想法的設(shè)計(jì)公司，自己會(huì)去找到終端客戶提供客制化芯片設(shè)計(jì)服務(wù)（比如功能、形狀、特性）。這時(shí)設(shè)計(jì)公司就會(huì)面臨封裝選型的問(wèn)題，比較什么類(lèi)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(kāi)發(fā)新框架、新基板，不用買(mǎi)封裝模具，可以省去大概2-3個(gè)月左右的時(shí)間；如果選型錯(cuò)誤，需要設(shè)計(jì)、購(gòu)買(mǎi)新框架或基板，甚至需要購(gòu)買(mǎi)封裝模具，這會(huì)耗用大概3-5個(gè)月時(shí)間和約10-50萬(wàn)的資金投入。另外一個(gè)，芯片的Bond Pad尺寸設(shè)計(jì)、Test Pad設(shè)計(jì)、Bond Pad布局也會(huì)影響到封裝，比如芯片的Bond Pad設(shè)計(jì)為40um，而芯片性能需要用25um的焊線，這就會(huì)超封裝設(shè)計(jì)規(guī)范（因?yàn)楹盖虻某叽缫话銥?-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(cè)試Pad只是給晶圓廠 Chip Probe用的，跟封裝無(wú)關(guān)？No No No，因?yàn)槿绻麥y(cè)試Pad放在切割道中間，會(huì)導(dǎo)致封裝廠必須使用激光開(kāi)槽技術(shù)為刀切開(kāi)路，使得封裝成本增加。所以在封裝選型、項(xiàng)目啟動(dòng)之初，就要跟封裝廠初步定好封裝方案，和基本的項(xiàng)目進(jìn)度表，雙方在統(tǒng)一的平臺(tái)上使用統(tǒng)一的語(yǔ)言順暢溝通，我們可以暫且給這個(gè)階段的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估取名為T(mén)RA1。

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(gè)階段比喻成設(shè)計(jì)公司的孩子在學(xué)習(xí)“站立”。孩子站穩(wěn)當(dāng)了，后面才能學(xué)走路和跑步。封裝圖初定的時(shí)候，小的封裝工廠可能靠單個(gè)工程師的經(jīng)驗(yàn)做風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，專(zhuān)業(yè)的封裝工廠會(huì)找一群工程師做風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，也許未來(lái)的封裝工廠會(huì)用系統(tǒng)做風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。根據(jù)封裝工廠提供的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，一般而言封裝工廠會(huì)自我風(fēng)險(xiǎn)閉環(huán)，確保識(shí)別出來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)能被監(jiān)控到位，不帶病進(jìn)入正式Qual.。如果某個(gè)站別的風(fēng)險(xiǎn)比較高，通常封裝廠會(huì)建議客戶投小量芯片進(jìn)行DOE驗(yàn)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(jìn)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(cè)試良率三個(gè)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)由設(shè)計(jì)公司和封裝廠雙方核對(duì)、判讀，確認(rèn)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(zhǔn)備工作。這項(xiàng)工作結(jié)束之后，可以請(qǐng)封裝廠出具第二版技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告，可簡(jiǎn)稱(chēng)為T(mén)RA2。

3.Formal Qual.和可靠性階段的TRA

如果說(shuō)前面的電性樣品、Pre-Qual.是孩子在學(xué)習(xí)站立，那正式Qual.和可靠性就是孩子在學(xué)習(xí)走路了。產(chǎn)品進(jìn)入正式Qual.階段，也就意味風(fēng)險(xiǎn)都已經(jīng)得到非常大的釋放，這當(dāng)中會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)收集、封測(cè)Qual.報(bào)告和可靠性報(bào)告，其中蓋公章的可靠性報(bào)告是產(chǎn)品打開(kāi)市場(chǎng)的通行證。普通的產(chǎn)品下1批Formal Qual.即可，封裝完成后進(jìn)行測(cè)試，并選取測(cè)試良品安排可靠性；重要的產(chǎn)品或供重要的終端，通常會(huì)安排3批Formal Qual.，并分別取測(cè)試良品安排可靠性。更有講究的設(shè)計(jì)公司會(huì)要求更加嚴(yán)苛，比如封裝過(guò)程中必須使用不同批次的原材料，必須安排在不同班別時(shí)間和人員生產(chǎn)，必須使用同一型號(hào)而不同機(jī)臺(tái)號(hào)碼的設(shè)備；安排測(cè)試良品進(jìn)行DPA（Destroy Physical Analysis），確認(rèn)封裝工藝中的重要監(jiān)控項(xiàng)目是否達(dá)標(biāo)。取得測(cè)試良品安排可靠性之后，一般就可以準(zhǔn)備轉(zhuǎn)量產(chǎn)審核了。可靠性項(xiàng)目和數(shù)量視設(shè)計(jì)公司或終端要求來(lái)定，一般來(lái)說(shuō)250顆就夠了，基本的項(xiàng)目含有MSL，TCT，HTSL，PCT等。在封裝作業(yè)性正常、封裝測(cè)試良率達(dá)標(biāo)且可靠性通過(guò)的情況下，產(chǎn)品即可順利轉(zhuǎn)入量產(chǎn)。其實(shí)這個(gè)階段完成之后，所有的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)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(xué)會(huì)走路不是目的，而學(xué)會(huì)奔跑才是重點(diǎn)，這個(gè)時(shí)代的變化太快了。產(chǎn)品經(jīng)過(guò)雙方及雙方內(nèi)部認(rèn)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(gè)階段我們要注意，雙方都可能存在責(zé)任部門(mén)轉(zhuǎn)換的問(wèn)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(mén)主導(dǎo)，進(jìn)入初期量產(chǎn)階段主導(dǎo)工作會(huì)轉(zhuǎn)移到PE(Process Engineer)和CQE（Customer Quality Engineer）；而在大型的設(shè)計(jì)公司，項(xiàng)目也會(huì)從NPI(New Product Income)轉(zhuǎn)入到PE（Process Engineer）階段。在這個(gè)階段，責(zé)任承接部門(mén)通常會(huì)要求收集一些封裝和測(cè)試的數(shù)據(jù)，比如Top Defect分析、封裝和測(cè)試良率。如果確認(rèn)產(chǎn)品質(zhì)量或封裝測(cè)試良率有問(wèn)題，項(xiàng)目有可能會(huì)退回到Qual.階段(雖然這種情形很少見(jiàn)到)。收集到完整的封裝、測(cè)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(gè)項(xiàng)目可以說(shuō)導(dǎo)入結(jié)束啦。表1是國(guó)內(nèi)某工廠的TRA模板，供大家參考使用。

表 1

最后講個(gè)扁鵲三兄弟的故事吧。魏文王問(wèn)扁鵲曰：“子昆弟三人其孰最善為醫(yī)？”扁鵲曰：“長(zhǎng)兄最善，中兄次之，扁鵲最為下。”魏文侯曰：“可得聞邪？”扁鵲曰：“長(zhǎng)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(fēng)險(xiǎn)評(píng)估能力的所有等級(jí)中，當(dāng)視“未有形而除之”為最高境界。希望通過(guò)這篇小文，電路設(shè)計(jì)從業(yè)人員、集成電路項(xiàng)目管理人員和有興趣的朋友可以從中得到啟發(fā)，盡早識(shí)別出項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)并解決，讓項(xiàng)目更加順利啟動(dòng)、進(jìn)行和完成！