生成式AI浪潮引爆HPC(高效能运算)与AI晶片的大量需求,不仅NVIDIA、AMD等晶片业者急找台积电抢产能,就连Amazon等云端服务业者也加入战局。据调查,因AI晶片制程先进、功能复杂、封装困难,如何提高成品良率成为决胜关键,过去价值被低估的测试探针业者,因此成了当红炸子鸡,包括旺矽、中华精测、颖崴、雍智等台厂纷纷扩产因应,抢当客户助攻手,争食AI晶片商机。
记者开车驶进桃园平镇工业区,一栋10层楼高、外观全镜面玻璃的大楼随即映入眼帘,这是台湾电信龙头中华电信旗下的小金鸡—中华精测(6510.TW)的研发总部,也是时下最夯的生成式AI高运算晶片生产后,第一道良率把关重镇。
采访当天,精测总经理黄水可亲自向记者展示一张张放上IC探针、周围布满密密麻麻电路的测试板,并奋力举起其中的一片兴奋说道:“这是HPC晶片用的!”黄水可边用手势形容,边对记者说:“板子中央如手掌大小的框框里,黑黑一坨就布满多达1万6,800支探针。透过周围的电路板传送讯息,不到1分钟,就能筛出不良品。”
HPC晶片所需的晶圆测试板有十多层厚,穿过的探针又细又软还不能错位,相当考验精密度与可靠度
“这种测试板有十多层厚,探针要穿过每一层孔径,不能错位,还要能承受至少100万次的测试能力,相当考验精密度与可靠度。”黄水可强调,AI带动高运算晶片蓬勃发展,电晶体从亿颗暴增到上百亿颗,IC体积不但挑战物理奈米极限,允许测试误差的范围明显变小,都成了探针卡开发一大挑战。
黄水可说得兴高采烈,透露出测试探针业者正成为提升AI晶片产能的关键。记者调查,生成式AI浪潮,不仅让辉达、超微等AI晶片大厂追着台积电要产能,就连过去在半导体业较被轻忽的测试探针业者,包括旺矽、中华精测、颖崴、雍智等台厂,也成了提高晶片良率的重要帮手。
精测总经理黄水可指出,为了让仅有发丝1/5直径的探针精确放入载板上,内部花了3年开发自动植针机
在精测的展示中心里,总经理黄水可指着高运算晶片(HPC)用的探针测试板说:“里面的针细长又软,一支仅2克,根本无法用手拿,上万支针加上周边传输讯号的电路后,要顶住整块板子,也得承受至少50公斤的耐重力。”
他透露,有别于以往的人工植针,为让仅有发丝1/5直径的探针精确放入载板上,内部花了3年开发自动植针机,目前已演进到第7代,是公司镇店之宝,“一台抵9个人的速度,还不会有人为误差!”他自豪地说。
此外,探针扎下去的载板也要打洞,“但现在IC间距小,要穿过十多层导板的孔洞每层都得正确对到位,是一大挑战。”为此,精测也自己研发一台超快飞秒雷射穿孔机,“以前都是人眼用显微镜慢慢确认,一天搞一套都不见得搞得定,品质良莠不齐,现在改用这个,又快又准。 ”为了让记者具体感受这台威力,他甚至幽默形容,“一般我们知道的皮秒雷射是医美用,这台(飞秒)拿来做医美应该也可以。”
很难想像,精测前身是中华电信研究院(原中华电信研究所)内部负责交换机介面印刷电路板团队,2005年分割独立后,一度为了求生存,黄水可坦承不是没想过跨足量大、竞争激烈的电脑主机板用PCB,所幸在一次研讨会上,经客户建议挑战半导体后段所需的测试载板,想不到无心插柳,反而开启了接下来的华丽转身,2016年,公司正式投入晶圆前段测试服务,连探针都自己研发,企图从材料、设备、元件都一条龙自主。
“这不是一天、两天的事情,7年多下来,我们几乎都跟世界大客户绑在一起,配合他们。”摸着这片HPC针测板子的黄水可,更用一种深远的语气透露,自制的微机电(MEMS)混针探针卡,正是目前AI晶片大厂趋之若鹜的测试需求,而正在兴建的三厂,就是AI晶片下一世代的测试需求,预计2026年完工量产。
根据资料显示,全球探针测试一年采购金额约20亿美元,占整体半导体产值不到一%;然而,台湾业者特别指出,每(开发)一种IC都需要至少一片对应的探针卡,故探针测试具有少量、多样、高度客制等特性,毛利率高达四成以上。而因台湾为生成式AI晶片的生产重地,晶片大厂纷纷将探针测试服务,从美日厂商转移到台厂,希望与在地紧密结合,加速产品上市速度。