随着AI工作负载持续增长以及异构集成日趋普及，英特尔® Foveros™ 和 EMIB 等先进封装技术正在推动性能、带宽和系统集成迈向新高度。然而，随着互连间距缩小、凸块密度增加，半导体测试面临显著更大的挑战。
针对这一挑战，Intel Foundry 与 FormFactor 联合开展了面向先进3D/2.5D封装的微凸块探针测试技术研究，重点聚焦于高量产经验驱动的能力验证与发展方向。该工作展示了经过量产验证的微凸块探针测试方法如何为当前先进封装架构提供支持，同时为未来几代3D和2.5D器件指明发展方向。此项工作汇集了多年高量产制造经验、面向新兴架构的开发成果，以及在大规模部署微凸块探针测试过程中积累的实践认知。
为何微凸块探针测试至关重要
先进封装正在改变半导体器件的构建方式。制造商不再依赖单一的单片式裸片，而是越来越多地将逻辑、存储和专用加速器集成到同一个封装中。
随着这些架构不断演进，互连数量持续增加，而凸块间距则不断缩小。这对晶圆分选和裸片分选测试提出了更高要求——在这些测试中，可靠的电气接触对于在组装前识别已知合格裸片至关重要。
微凸块探针测试带来了若干挑战，包括：
• 在高量产生产环境中保持严格的对准控制
• 实现稳定且均匀的电气接触
• 管理凸块变形和机械应力
• 防止探针引发的缺陷，以免影响良率和可靠性
• 保障下游组装的完整性
应对这些挑战不仅仅依赖于探针卡本身。成功取决于在整个制造流程中优化探针技术、工艺控制、热管理和认证策略的综合能力。
从研发挑战到生产现实
微凸块探针测试已超越研发阶段，如今已成为众多先进封装应用中的生产级需求。
英特尔的 Foveros DOW36 平台便是一个有力的例证。自 2019 年起，微凸块探针测试已部署于高量产制造中的晶圆分选和裸片分选环节，积累了多年的生产经验和良率学习成果。数据显示，该技术已支持超过 25 款产品、逾 30 万片晶圆，并在多个制造基地使用了超过 1,500 个 FormFactor 探针头。
这些结果表明，精细间距微凸块探针测试能够成功实现规模化应用，同时保持生产环境所要求的一致性、可靠性和探针卡可用性。
探针技术与工艺控制必须协同配合
微凸块探针测试的成功不仅取决于探针本身，还依赖于探针架构与探针工艺的共同优化，以实现大规模生产中的一致性能。这包括：
• 针对精细间距和混合间距应用的探针设计
• 径向对准控制
• 过驱优化
• 清洁策略
• 卡与卡之间以及模块与模块之间的一致性
• 冷温和热温测试条件下的热管理
• 认证和可靠性验证
相关认证方法展示了探针性能在多种工艺变量和操作条件下的评估流程，只有通过评估后方可放行用于生产。这种综合方法有助于确保探针性能保持稳定，同时最大限度降低对下游组装和可靠性的风险。
将Foveros经验应用于EMIB架构
虽然Foveros已为微凸块探针测试奠定了经实践验证的基础，但业界已经在着眼下一个挑战。
基于EMIB的架构引入了混合间距探针测试需求，即在同一个器件中，需要将较大的核心凸块与小得多的桥接微凸块结合起来进行测试。支持此类设计需要混合探针解决方案，该方案必须能够在多种凸块几何尺寸和间距条件下保持对准精度和电气性能。
针对EMIB45混合间距探针测试的持续开发工作表明，在冷温、热温和合并插座测试条件下均可实现稳定的电气性能。这些结果验证了通往可量产探针解决方案的可行路径。
精细间距下的良率与可靠性管理
随着互连密度的增加，即使是微小的工艺波动也可能对良率和长期可靠性产生显著影响。
需要仔细优化的关键因素包括：
• 探针尖端尺寸和接触力
• 对准精度
• 测试温度和驻留时间
• 触地管理
• 凸块变形控制
• 组装与可靠性认证策略
实际数据表明，在Foveros和EMIB两种测试载具上，凸块触点均具有良好的居中对中和对称性，这充分体现了在整个探针测试流程中保持严格工艺控制的重要性。
展望未来
随着先进封装技术的持续演进，半导体行业将越来越依赖可靠且可扩展的探针解决方案，以跟上互连间距不断缩小和封装复杂度日益增长的步伐。
Intel Foundry 与 FormFactor 之间的合作展示了生产经验、探针技术创新和工艺优化如何协同作用，以应对这些挑战。通过在经过验证的 Foveros 部署基础上继续发展，并将这些经验应用于新兴的 EMIB 架构，业界正在为下一代高量产先进封装奠定基础。
随着互连间距持续缩小、封装复杂度不断增加，制造商需要能够在不牺牲良率、可靠性或吞吐量的前提下同步发展的探针解决方案。实现这一目标不仅需要创新的硬件，还需要整个测试生态系统之间的紧密协作。
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