半导体 chiller 空载运行时很多潜在隐患不会暴露,带上真实芯片样品又会存在样品报废风险。模拟负载测试,使用模拟工装、模拟热源模拟实际芯片测试的热负荷,在不使用真实待测样品的条件下,验证设备满载工况性能。新机验收、重大维修之后、长期低负荷运行之后,都适合开展模拟负载测试。本文梳理模拟负载测试的作用,以及测试开展相关要点。

一、模拟负载测试适用场景对照表
| 适用场景 | 测试目的说明 |
| 新机进场验收 | 验证设备满载下升降温、流量、露点是否满足工艺,不只看空载指标 |
| 设备完成重大维修之后 | 确认维修后整机满载工况,避免直接上样品出现故障 |
| 设备长期低负荷待机之后 | 暴露低负荷掩盖的换热器堵塞、泵体衰减等隐患 |
| 工艺工装改动之后 | 验证整套主机加外接管路系统的实际表现 |
二、模拟负载测试起到的主要作用
1、验证设备满载实际性能 设备样本手册给出大多是空载条件下的温变、温度控制指标。模拟负载可以复现真实测试的热负荷,实测满载条件下升降温速率、温度波动、循环流量、露点,确认设备性能满足芯片测试工艺要求,规避只依靠空载验收带来的误判。
2、提前暴露被低负荷掩盖的设备隐患 设备长期空载、低负荷运行,换热器轻微堵塞、泵体性能小幅衰减这类问题不容易显现,带上模拟负载之后,系统热负荷提升,隐患会体现为降温变慢、压差升高、压力波动,在不损耗真实芯片样品的前提下识别故障。
3、维修后验证整机系统有效性 换热器清洗、介质更换、泵体维修、管路改造完成之后,不直接投入真实样品测试,先跑模拟负载,完整执行整套高低温循环工艺,确认压力、流量、露点、温变全部达标,降低维修后直接跑样品带来的样品报废风险。
4、验证整套包含外接管路的系统表现 模拟负载测试使用实际产线完整外接管路与工装,不是只测试 chiller 主机,能够发现长管路压降、漏热等整套系统层面问题,而不只是主机单机性能。
三、模拟负载测试开展注意要点
模拟负载的热容量、热耗散尽量贴近产线真实芯片测试工装的实际热负荷,模拟条件和真实工况差距过大,测试结果参考价值下降。 测试过程完整记录循环压力、流量、露点、多点工装温度、升降温曲线,和设备基线做对比。 模拟负载测试完成之后,参数全部符合预期,再开展真实芯片样品测试。
四、不能完全替代真实样品测试
模拟负载可以做设备性能验证,但模拟热源无法完全复刻真实芯片通电之后的复杂发热特性,正式量产之前依旧需要使用真实样品做小批量试跑确认。
总结
半导体测试 chiller 模拟负载测试,主要用于新机验收、重大维修后、长期低负荷运行、工装改动后的整机系统验证,在不消耗真实芯片样品的条件下复现满载工况,暴露空载看不到的隐患。模拟负载热负荷尽量贴近实际工况,测试记录全套运行参数,测试通过后再开展真实样品测试。

FAQ
Q:设备空载各项指标都很好,还需要做模拟负载测试吗?
A:需要,空载性能合格不等于带真实热负荷工况合格,新机验收建议做模拟负载验证。
Q:模拟负载测试通过,是不是就代表完全可以不用跑真实样品?
A:不可以,模拟负载用于设备性能验证,正式投产前还是要做小批量真实样品试产验证。
Q:模拟负载测试,需要跑完整的芯片温循工艺程序吗?
A:尽量复现产线实际使用的工艺曲线,测试结果参考价值更高。
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