【產業前鋒】探針小兵立大功　AI晶片大潮旺翻台灣測試廠

發布時間：2024/4/6 07:01

由輝達所掀起的AI晶片大戰，意外提升了晶圓測試探針產業的重要性。圖為輝達創辦人黃仁勳。

圖文／鏡週刊

生成式AI（人工智慧）浪潮引爆HPC（高效能運算）與AI晶片的大量需求，不僅輝達（NVIDIA）、超微（AMD）等晶片業者急找台積電搶產能，就連亞馬遜（Amazon）等雲端服務業者也加入戰局。本刊調查，因AI晶片製程先進、功能複雜、封裝困難，如何提高成品良率成為決勝關鍵，過去價值被低估的測試探針業者，因此成了當紅炸子雞，包括旺矽、中華精測、穎崴、雍智等台廠紛紛擴產因應，搶當客戶助攻手，爭食AI晶片商機。

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開車駛進桃園平鎮工業區，一棟10層樓高、外觀全鏡面玻璃的大樓隨即映入眼簾，這是台灣電信龍頭中華電信旗下的小金雞—中華精測（以下簡稱精測）的研發總部，也是時下最夯的生成式AI高運算晶片生產後，第一道良率把關重鎮。

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良率功臣　獨特精密探針

採訪當天，精測總經理黃水可親自向本刊展示一張張放上IC探針、周圍布滿密密麻麻電路的測試板，並奮力舉起其中的一片興奮說道：「這是HPC（高效能運算）晶片用的！」黃水可邊用手勢形容，邊對本刊說：「板子中央如手掌大小的框框裡，黑黑一坨就布滿多達1萬6,800支探針。透過周圍的電路板傳送訊息，不到1分鐘，就能篩出不良品。」

HPC晶片所需的晶圓測試板有十多層厚，穿過的探針又細又軟還不能錯位，相當考驗精密度與可靠度。（翻攝elmo motion control官網）

「這種測試板有十多層厚，探針要穿過每一層孔徑，不能錯位，還要能承受至少100萬次的測試能力，相當考驗精密度與可靠度。」黃水可強調，AI帶動高運算晶片蓬勃發展，電晶體從億顆暴增到上百億顆，IC體積不但挑戰物理奈米極限，允許測試誤差的範圍明顯變小，都成了探針卡開發一大挑戰。

黃水可說得興高采烈，透露出測試探針業者正成為提升AI晶片產能的關鍵。本刊調查，生成式AI浪潮，不僅讓輝達、超微等AI晶片大廠追著台積電要產能，就連過去在半導體業較被輕忽的測試探針業者，包括旺矽、中華精測、穎崴、雍智等台廠，也成了提高晶片良率的重要幫手。

隨著生成式AI所需的HPC晶片的探針測試門檻大幅拉高，穎崴等台廠紛紛擴產爭食相關商機。

根據資料顯示，全球探針測試1年採購金額約20億美元，占整體半導體產值不到1％；不過，台灣業者特別指出，每（開發）一種IC都需要至少一片對應的探針卡，故探針測試具有少量、多樣、高度客製等特性，毛利率高達4成以上。因台灣是生成式AI晶片的生產重地，晶片大廠紛紛將探針測試服務，從美日廠商轉移到台廠，希望與在地緊密結合，加速產品上市速度。

精測開發　自動化少誤差

在精測的展示中心裡，黃水可指著HPC用的探針測試板說：「裡面的針細長又軟，一支僅2公克，根本無法用手拿，但上萬支針加上周邊傳輸訊號的電路後，要頂住整塊板子，也得承受至少50公斤的耐重力。」他透露，有別於以往人工植針，為了讓僅有髮絲1/5直徑的探針精確放置載板上，內部花了3年開發自動植針機，目前已演進到第7代，是公司鎮店之寶，「一台抵9個人的速度，還不會有人為誤差！」他自豪地說。

精測總經理黃水可指出，為了讓僅有髮絲1/5直徑的探針精確放入載板上，內部花了3年開發自動植針機。

此外，探針扎下去的載板也要打洞，「現在IC間距小，要穿過十多層載板的孔洞，且每層都得正確對到位，是一大挑戰。」黃水可表示，以前都是靠人眼使用顯微鏡慢慢對焦確認，品質良莠不齊，公司為此也研發一台超快飛秒雷射穿孔機，又快又準。

前身是中華電信研究院（原中華電信研究所）的精測，原本是中華電信內部負責開發交換機介面印刷電路板（PCB）的團隊，2005年分割獨立後，為求生存，一度想跨足量大、競爭激烈的電腦主機板用PCB探針測試。後來在一次研討會上，經客戶建議挑戰半導體探針卡測試載板，意外打開一線生機，更讓精測營運脫胎換骨。

2016年，精測更正式跨足探針，企圖從材料、設備到元件都一條龍自主。「精測幾乎都跟世界級大客戶綁在一起，目前自製的微機電混針探針卡已陸續通過驗證，興建中的三廠就是針對AI晶片下一世代的探針測試需求，預計2026年完工量產。」訂單滿手的黃水可笑著說。

大廠青睞　穎崴專研基座

有別精測從探針載板擴大到自研探針，穎崴則是憑著全球第三大後段測試基座（Socket）的市場地位，企圖往前段卡位。「十五年前，我們（穎崴）成功開發高頻高速訊號所需的同軸測試座（Coaxial Socket），當時在業界可是首發，也讓我們從其他國外競爭同業手上，擄獲美國晶片大廠芳心；之後，便跟著客戶的研發腳步進入AI領域。」談及公司何時嗅到AI商機，穎崴全球營運業務中心資深副總陳紹焜娓娓道來。

陳紹焜指出，測試座屬於後段測試（FT）介面治具，公司開發的同軸技術具有高屏蔽性，也就是速度再怎麼快，電流再怎麼大，都能確切完成應該測試的訊號，至今仍是公司主力產品，幫公司拿下全球前十大IC設計客戶訂單，貢獻八成營收，其中65％更來自北美晶片大廠。看著同業陸續發表AI晶片所需的MEMS混合探針卡，陳紹焜強調穎崴絕對不會缺席。

陳紹焜向本刊提出他的觀察，指出無論AI、通訊等高速晶片，都開始導入CoWoS、Chiplet等先進封裝，「這種3D封裝類似積木，把IC模組化來堆疊，裡面所有裸晶必須都是良品，否則一粒老鼠屎，就會壞了一鍋粥。」言下之意，好的晶圓探針測試可快速判斷出IC品質好壞，加速新品上市進度。

隨著AI晶片大量導入CoWoS等先進封裝技術，業者勢必得透過晶圓探針測試方能快速確保所有裸晶是否都為良品。

技術更新　進軍AI世代

身為探針業者的雍智技術長盧俊郎就向本刊表示，如同人體透過健檢找出紅字，晶圓探針測試正是IC生產第一道良率把關員，「高運算晶片這類IC考驗的不只是製程與設計，將更仰賴我們（測試介面）進行品質控管。」

雍智發言人黃森彬指出，晶圓探針測試服務主要由探針、測試載板與電路板（PCB）所組成，為因應AI晶片的高密度、高腳數、高頻寬等測試需求，探針卡也從傳統的懸臂式（CPC），轉向偵測範圍更大的垂直式（VPC）或微機電（MEMS）混針技術。其中MEMS因具備微間距、高針數、大電流、維修易等優點，現已逐漸躍升主流，成為兵家必爭之地。