Qualificação on-wafer de componentes de RF

Sua tarefa

O principal desafio para desenvolvedores de frontend de RF 5G é assegurar o desempenho de RF adequado com relação à cobertura de frequência e à potência de saída, ao mesmo tempo em que se otimiza a eficiência energética. Em componentes ativos no desenvolvimento, tais como amplificadores de potência, interruptores e amplificadores de baixo ruído ou circuitos integrados monolíticos de micro-ondas (MMIC) em frontends de RF integrados, a primeira oportunidade de investigar seu projeto de RF é realizar testes logo depois da fabricação do wafer. Para verificar seu projeto com a maior antecedência possível, é útil testar o desempenho e as capacidades no nível do wafer.

Compreender a qualidade das execuções do wafer também é muito importante na produção para evitar embalar dispositivos ruins. Isso é especialmente importante quando a embalagem adiciona valor significativo aos dispositivos. Portanto, é recomendável qualificar os dispositivos com a maior antecedência possível para minimizar custos com dispositivos sem conformidade ou defeituosos.

Solução da Rohde & Schwarz com a FormFactor

A caracterização de um dispositivo em teste no nível de wafer requer um sistema de medição que inclua um analisador de redes vetoriais (VNA), uma estação de ponta de prova, cabos/adaptadores e ponta de prova para wafer. A Rohde & Schwarz está colaborando com a FormFactor para a realização de testes no nível do wafer. Esta colaboração deu origem a uma solução combinada, em que a Rohde & Schwarz fornece o analisador de redes vetoriais, um potente testador único para medir todos os parâmetros de qualificação de RF, independentemente da utilização de adaptadores de guia de ondas ou coaxiais. A FormFactor trata do contato do dispositivo no nível do wafer, com uma ampla gama de sistemas de pontas de prova totalmente automatizados, semiautomatizados e manuais, incluindo controle térmico, pontas de prova de alta frequência, posicionadores de ponta de prova e ferramentas de calibração.

Sinais de ondas contínuas (CW) geralmente são utilizados para verificar características de RF. Sinais pulsados também são aplicados frequentemente ao testar dispositivos ativos para limitar o autoaquecimento do dispositivo. O gerenciamento térmico é importante por duas razões. Em primeiro lugar, pois é necessário manter o dispositivo em teste em condições térmicas estáveis para possibilitar medições confiáveis, reprodutíveis e controladas. Em segundo lugar, por que o aquecimento excessivo pode danificar ou até destruir o dispositivo em teste.

Configurações para testes de RF on-wafer não podem confiar nos métodos de calibração de guia de ondas ou coaxial e nos padrões tipicamente utilizados com analisadores de redes vetoriais. Para obter resultados precisos e consistentes de calibração no nível do wafer, é necessário utilizar técnicas de calibração de pontas de prova realizadas em substratos de calibração. Esses substratos incluem padrões de impedância de parâmetros concentrados, linhas de verificação e calibração, marcas de alinhamento de pontas de prova, bem como uma área para planarização de pontas de prova. A calibração do sistema completo de teste, incluindo o R&S®ZNA, é totalmente suportada pelo software WinCal XE da FormFactor. Ao aplicar os dados de calibração ao analisador de redes vetoriais, deslocamos o plano de medição até o wafer, até as pontas de prova de RF utilizadas. Isso proporciona um sistema de testes com analisador de redes vetoriais totalmente calibrado para medições on-wafer.

Aplicação

A solução para testes on-wafer oferece caracterização completa do desempenho de RF de seu dispositivo em teste. A solução possibilita utilizar todas as capacidades de teste do analisador de redes vetoriais, graças à instalação para testes completamente calibrada. Testes gerais de parâmetros S permitem a caracterização de filtros e dispositivos ativos. Distorção, ganho e intermodulação também podem ser medidos para qualificar amplificadores de potência. Medições de conversão de frequência em mixers com caracterização de fase através da largura de banda do dispositivo em teste são outro exemplo de aplicações de medição suportadas pela solução de teste on-wafer. Graças à instalação totalmente calibrada, todos os resultados podem ser tomados diretamente do VNA, sem pós-processamento, pois os dados de calibração são aplicados diretamente ao analisador de redes vetoriais.

A caracterização on-wafer de dispositivos permite verificação do projeto com antecedência durante o desenvolvimento, bem como qualificação de produto e verificação durante a produção. A solução combinada da Rohde & Schwarz e da FormFactor facilita caracterizar e qualificar seu dispositivo em teste.