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技术案例三:高密度多Site并测的电源完整性设计——当"并测数量"取代"单点电流",成为电源设计的第一变量

技术能力
14/07/2026
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行业趋势:

AI芯片、高性能计算芯片的测试成本压力,正在把整个行业推向同一个方向:尽可能提高单次测试的并行Site数量,用规模摊薄单颗芯片的测试成本。这个趋势在数字器件、AI芯片测试领域尤其明显——过去十几个Site的并测已属主流,如今三四十甚至更高Site数的并行测试方案,正逐步成为高端数字芯片测试的常态选择。

但这个趋势带来一个容易被低估的设计难题:当并测Site数量上去之后,真正卡住设计上限的往往不再是信号完整性(SI),而是电源完整性(PI)。 单个Site的电流需求也许并不极端,但几十个Site同时向同一套电源网络索取电流时,跨Site电流叠加会迅速摊薄电源系统的设计余量。这正是我们近期一个高密度并测项目验证的核心结论,也是本文想要拆解的技术命题。


Glowing microchips on a circuit board with blue and green lighting, evoking advanced technology and digital innovation.

高密度多site项目的核心挑战

以我们处理过的一类高引脚数数字器件/AI芯片并测项目为例(信息已做脱敏处理),项目的典型特征是:

  • 30+个Site同时并行运行,探针架构为垂直式,覆盖高低温全温区测试
  • 每个Site承载数百个信号与电源通道,单Site电流需求不算极端,但全部Site满载运行时的累积电流规模相当可观
  • 器件Pad尺寸与Pitch已进入亚百微米级别的精细节距范围,对探针接触的稳定性提出更高要求

这类项目里,电源网络设计面临三层递进的风险:

  1. 电压Drop:芯片实际获得电压偏离设定值,直接导致测试结果失真;
  2. 电源噪声:高速开关动作产生的switching noise会干扰高速数字信号的准确判读;
  3. Site间互相影响:电源网络分区一旦设计不当,某个Site的电流波动会传导影响相邻Site的电压稳定性——并测规模越大,这种连锁反应的风险被放大得越明显。

在制造端,这类项目通常需要用到SEMIROC平台能力上限附近的工艺规格来支撑——PCB层数达到100+层级别、MLO基板采用15+20+15的高阶叠层结构,才能在有限的板层空间内,同时满足高密度电源分区与高速信号完整性的双重要求,这也是我们持续投入高层数、高密度MLO制造能力的原因所在。

Technical illustration of a circuit board showing voltage drop, switching noise, and cross-site interference with signals.

电源网络设计三类典型风险效应集成示意图

该图系统呈现了大规模并行测试场景下电源分配网络面临的三层递进风险:电压降导致远端供电偏离额定值、高速开关动作引入噪声干扰信号判读、分区设计缺陷引发点位间干扰传导并随并行规模放大。

(注:图示为原理性示意,实际网络拓扑、阻抗参数与点位布局已做脱敏处理,不代表具体产品设计参数。)



我们的设计方法论:把"电源"放在流程最前面

0. PI预仿真技术

在设计阶段开始前对电源分配网络(pdn)进行建模与仿真,核心在于验证电源模块的带载能力、纹波噪声及瞬态响应,并评估PCB寄生参数对供电质量的影响。该技术能够提前发现电源完整性风险,优化器件选型与滤波网络和叠层设计,从而减少原型机迭代次数,有效降低开发成本。预仿真确保了测试系统在量产前即具备稳定、纯净的供电基础。为ATE测试板的高可靠性与高精度测试提供了有力保障。

1. PI-driven设计流程
区别于"先做信号布线、再补电源"的常规做法,在高Site数并测场景下,我们采用
电源优先的设计逻辑:先完成电源网络的分区与走线规划,再在既定的电源约束下展开信号设计。逻辑很直接——当电源才是真正的设计天花板时,信号完整性问题往往可以在电源稳定的基础上被有效收敛,反过来则很难成立。

2. 大规模电源仿真验证

设计阶段完整覆盖三类仿真验证,确保方案在满载工况下依然可靠:

  • 电源完整性(PI)仿真,评估多Site满载下的阻抗表现,严格控制在目标阻抗区间内
  • 电流分布分析,识别并提前消除电流集中热点
  • 电压Drop分析,验证所有Site在最大电流工况下依然保持稳定供电
  • 叠层的设计优化
  • 电容组合优化
  • fan out via优化

3. Site电源隔离设计
通过
分区电源网络(Power Plane Zoning)与Stitching技术,优化电源回流路径,把每个Site的电源域尽可能独立开来,从设计层面阻断"一个Site电流波动传导影响相邻Site"的连锁风险。这套隔离逻辑也延伸到探针端的联合设计——Landing Pad与探针针形匹配、Scrub/Overdrive参数调校,都针对性地做了抗PI波动优化,确保长期批量测试下接触阻抗不发生漂移。


这对客户意味着什么

高密度并测正在成为行业常态,但能不能把电源完整性真正做扎实,直接决定了两个客户最关心的结果:

  • 测试结果的稳定性:电源网络设计到位,意味着所有Site在满载电流下都能拿到设定电压,从根本上减少因电压Drop、噪声导致的误判(false failure),保护首次通过率(FPY);
  • 良率的可预测性:分区电源隔离设计降低了Site间的相互干扰风险,使批量测试的良率表现更可预测,避免个别Site异常拖累整体产出。

随着行业持续向更高Site数、更高并行度的测试方案演进,电源完整性设计能力,正在成为衡量一家测试接口硬件供应商是否真正具备高端项目交付能力的核心标尺。这也是SEMIROC持续投入仿真驱动设计平台、打磨PI/SI联合设计能力的原因——我们希望客户在规模化并测的路上,不必在"测试成本"和"测试可靠性"之间做取舍。


为什么选择 SEMIROC?

在 AI 和高性能计算领域,50GHz 的频率和大电流稳定性是决定量产良率的两座大山。通过本项目的成功交付,Semiroc 再次向市场证明:无论您的芯片功耗多高、信号多快,我们都能提供极其稳定且一致的测试环境。

  • 高频大电流实战专家: 全球极少数能够同时驾驭 50GHz 高频、60路电源轨、5.4万根极限针数 的全功能测试接口供应商。
  • 闭环工程底蕴: 完美适配 Teradyne UF+ 等顶级 ATE 平台,拥有从物理层设计、多维仿真到半导体级精密制造的闭环供应链。
  • 质量与良率的守护者: 我们解决的不仅是 PDN 拥堵和信号衰减,更是为客户守住量产红线的最后一道关卡。
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技术案例二:50GHz 高频与 5.4 万针极限密度——Semiroc 攻克 AI 混合信号芯片测试难题
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