磁性器件需要在磁場掃描下測試，測試晶圓所花費的時間會增加芯片成本。在晶圓上方以高掃速改變磁場是工業化大批量市場面臨的挑戰。Hprobe產品的主要目的是通過實現每個器件的快速測試時間，以較高的通量對晶圓在磁場下進行電探測。Hprobe的專有磁場發生器技術使這一目標成為可能。
Hprobe的3D磁場發生器和Hcoil-2T磁場發生器是zhuanli技術，與大規模生產中的晶圓級電子探測要求兼容。創新設計的磁場發生器通過電源供電和空氣冷卻，不需要復雜的液體冷卻。
Hprobe測試設備使用100-300mm自動晶圓探針臺。集成了磁場發生器的測試頭被置于晶圓探針臺上。測試設備與以下自動探針臺兼容：TEL (Tokyo Electron Limited)、ACCRETECH、Electroglas。
技術原理
Hprobe磁場發生器技術應對了磁性集成電路工業測試的挑戰。這些技術的發展目標是產生對場強和角度具有極快掃描速率的高強度磁場。磁場發生器集成到測試設備產品中，專用于高通量運行的磁性器件晶圓級測試。
Hprobe公司的三維磁場發生器和Hcoil-2T磁場發生器均為zhuanli技術，符合批量生產對晶圓級電子探測的要求。創新設計的磁場發生器通過電源供電和空氣冷卻，不需要復雜的液體冷卻。
快速：較高的磁掃率，每秒高達10000件樣品，實現高通量 測試，并與批量生產的測試時間相匹配。
靈活：具有獨立可控空間軸的三維磁場，用于垂直和平面磁場的任意組合。
強大：單一方向的超高強度磁場，結合極快的掃描速度，可在20微秒內達到2特斯拉。
1、三維磁場發生器：三維磁場發生器能夠產生三維磁場，其中每個空間軸可被獨立驅動。該發生器具有多種組態，可在特定的1D、2D或3D方向上更大化磁場強度或表面覆蓋。磁場的掃描速率在場強和角度上上是可控的，掃描速率可達每秒10000件樣品。
2、Hcoil-2T磁場發生器：Hcoil-2T磁場發生器是一種創新性的超緊湊型技術，能夠以極快的掃描速度在單一方向產生更強磁場。利用這項技術，可以在不到20微秒的時間內達到±2特斯拉磁場。
主要特點
平面內和垂直方向的高磁場強度
磁場的三維控制
場強和角度掃描（旋轉場）
嵌入式校準傳感器
自動化測試程序
MRAM參數提取軟件
可用于100至300 mm晶圓
與標準探針卡兼容
完整并可用戶定制的軟件，可創建測試序列和自動探測
空氣冷卻
測試設備
1、測試頭：磁場發生器集成在測試頭中，后者被安裝在自動晶圓探針臺上，與單個直流或射頻探針和探針卡兼容。
2、儀表架：測試設備使用控制和傳感設備。測試設備的儀器組態可以按照用戶需求而配置。
3、磁場校準套件：磁場發生器配有磁場校準組件，由三維磁傳感器和自動定位系統組成，用于在與被測設備相同的位置校準磁場。
4、軟件：帶圖形用戶界面GUI（graphical user interface）的軟件，用于磁場的生成、校準，以及MRAM和磁傳感器的自動化電測量。軟件還包括晶圓廠自動化和生產控制功能。
IBEX平臺（用于MRAM測試）
IBEX平臺與200毫米和300毫米自動晶圓探針臺兼容，專用于測試MRAM磁性隧道結，以及基于自旋轉移矩（STT-MRAM）、自旋軌道矩（SOT-MRAM）和電壓控制（VC-MRAM）技術的位單元。該系統能夠在快速可變磁場和超窄脈沖信號下進行高通量測試。
1、IBEX-P MRAM參數測試
IBEX-P系統以單通道或多通道配置運行，測試結構中包含過程控制和監控（PCM），因而可用于晶圓驗收測試（WAT）時生產產量的統計過程控制（SPC）。
IBEX使用Hprobe的帶有圖形用戶界面的專用一站式軟件，既可在研發環節中手動操作，又可在全自動晶圓廠中自動操作。該軟件包括專用于MRAM器件的優化生產測試程序。
該系統采用Hprobe的磁場發生器zhuanli技術，將磁場發生器集成到測試頭中，后者安裝在晶圓探針臺上。
該測試設備由精選儀器驅動， 從而以極快的測試時間來表征MRAM磁性隧道結或位單元。涉及的儀器包括Keysight、Tektronix和NI等品牌，并使用Hprobe的專有構架模塊集成。
2、IBEX-F功能測試
IBEX-F系統專用于測試位陣列和片上系統（SoC）嵌入式MRAM存儲器。
測試系統以單點或多點配置運行，用于MRAM陣列的表征和測試。其目的是進行產品開發、驗證和鑒定，并轉入生產。它還可用于嵌入式MRAM器件的大規模生產環境、，在后端（BEOL）過程中進行芯片探測（CP）的篩選和分級。
該測試設備由精選儀器驅動，從而以極快的測試時間來表征MRAM磁隧道結或位單元。涉及的儀器包括Keysight、Tektronix和NI等品牌，并使用Hprobe的專有構架模塊集成。
關于MRAM 測試
與傳統采用電荷存儲數據的半導體存儲器不同，MRAM（磁阻隨機存取存儲器）是一種非易失性存儲器，使用磁化（例如電子自旋）方向來存儲數據位。
與現有的半導體技術相比，MRAM具有許多優點，因為它本質上是非易失性的（例如，當電源切斷時能夠保存數據），同時還表現出非常好的耐久性（例如讀/寫周期數）和較低的運行功率。全新一代的MRAM為pSTT-MRAM（垂直自旋轉移矩隨機存取存儲器），已被業界選擇取代28/22nm以下技術節點的嵌入式閃存，目前各大半導體代工廠均可提供該產品。
1）MRAM設備是如何發展的？
初代MRAM基于所謂的嵌套型（toggle）技術，即通過內部磁場寫入數據（例如磁化翻轉）。Toggle-MRAM至今仍然非常成功，但是它耗電量大，且工藝尺寸很難 減小。之后幾代MRAM器件開始使用另一種稱為自旋轉移矩（STT）MRAM的方法。STT-MRAM使用自旋極化電流寫入數據。這種方法的優點是提供較低和可調節的翻轉電流，從而開發出更高密度的存儲器產品。
2）MRAM的應用有哪些？
把pSTT-MRAM優選為xianjin技術節點的嵌入式非易失性存儲器（eNVM），業界對此充滿興趣，并已被一級半導體代工廠的生產計劃所證實。STT MRAM現在已可被批量生產，以滿足多樣化的應用領域，如工業、汽車、物聯網、移動、人工智能以及計算和存儲。
3）MRAM的未來是什么？
雖然STT MRAM目前是NVM技術的主流，但各國的研究人員已經在研究下一代的產品即SOT-MRAM（自旋軌道矩MRAM）。通過同時實現STT無法做到的無限耐久性和高速性，SOT可以把MRAM的應用拓展到高速緩存中。SOT-MRAM有可能成為一種通用的嵌入式存儲器，同時取代微控制器、微處理器和片上系統中的嵌入式NVM和/或嵌入式SRAM。
4）MRAM市場預測前景如何？
根據Objective Analysis and Coughlin Associates于2020年5月發布的一份報告，到2030年，新興存儲市場將達到360億美元。取代多種現有技術將在很大程度上推動這一驚人的增長，，如取代微控制器、處理器和ASIC中的嵌入式NOR閃存和SRAM模塊，以及專業的獨立DRAM內存芯片。
此外，存儲行業向新興內存技術的轉移將促使資本設備支出的穩步增長，相應的制造設備收入將達到6.96億美元。
5）Hprobe對MRAM的成功有何貢獻？
高通量、高可靠性的后端（BEOL）制造設備的可用性是新半導體技術出現的關鍵。作為一家在MRAM領域擁有創新專業知識的自動測試設備（ATE）供應商，Hprobe為IC制造商提供了一站式解決方案，將加速MRAM產品的開發，確保產品的成功升級。
測試時間是生產中的關鍵性能指標，也是縮短開發時間的重要附加值。 為STT-MRAM技術 構建更優化的晶圓測試設備，使其具有更大的靈活性和最短的測試時間，可在MRAM開發階段帶來巨大的價值，并可縮短向大批量制造（HVM）升級的時間。Hprobe的方案可解決 對靈活性和產品性能的需求沖突，進而在從技術發布到生產控制和監控的漫長道路上為工程師提供幫助。
6）Hprobe產品如何運行？
本質上，MRAM要求在外加磁場的同時對晶圓進行電測試。此外，探測必須用高頻硬件完成，該硬件提供MRAM器件工作時的超窄時域電壓/電流脈沖。
因此，晶圓級參數測試通過以下方式完成：
一旦晶圓制造結束并且芯片制造完成，器件測試就需要在外部磁場下進行，以表征MRAM模塊在與環境相關的磁場干擾下工作的抗干擾性。這種測試可以在切割之前的晶圓級或封裝芯片級完成。在這兩種情況下，都需要在自動化測試設備上施加三維磁場。
LINX 平臺（用于傳感器測試）
LINX平臺與200mm和300mm自動晶圓探針臺兼容，用于測試基于xMR（磁阻）和霍爾效應技術的磁性傳感器。該系統能夠在靜態和快速變化的磁場下進行測試，磁場在空間任何方向可控。
LINX-1–磁性傳感器測試儀
LINX-1測試儀專用于磁性傳感器芯片的晶圓級分選。
該產品使用Hprobes的帶有圖形用戶界面的專用一站式軟件，以單通道或多通道配置來生成和校準磁場，包括靜態或動態模式下優化的磁場生成模式。該系統具有可編程功能，可與用戶的測試平臺集成。
LINX-1采用Hprobe專有的磁場發生器技術，與3軸自動化測試頭集成。它可以使用手動或自動加載的探針卡進行操作。
磁場的產生由高性能儀器驅動，以實現穩定的靜態磁場或高掃描率的可變場。
儀器組包括Keysight、Tektronix和NI等品牌，并使用Hprobe的專有構架模塊集成。
關于傳感器測試
磁性傳感器檢測由磁鐵或電流產生的磁場和地磁場的強度。它們將磁場或磁編碼信息轉換成電信號，供電子電路處理。 磁性傳感器正變得越來越流行，因為它們可以用于多種應用場合，如傳感位置、速度或運動方向。磁性傳感器有以下幾種類型：
霍爾效應傳感器
霍爾效應傳感器 由半導體襯底上的條形載流導體構成，當置于磁通量中時，通過霍爾效應產生垂直于電流方向的電壓。霍爾效應傳感器被廣泛應用于汽車和工業領域。
AMR傳感器
各向異性磁阻（AMR）傳感器由條形或帶狀磁性各向異性材料組成，其等效電阻與磁化方向和導電方向的夾角有關。與其他磁電阻傳感器相比，AMR傳感器具有相對較低的磁電阻（MR）率。它們被用于工業、商業和空間技術，作為位移或角度傳感器以及地磁場傳感器。
GMR傳感器
巨磁阻（GMR）傳感器具有三明治結構，由被界面導電層隔開的磁性薄膜組成。該傳感器有兩種電阻狀態：當兩個磁性層磁化方向平行時，器件為低阻態；而當兩個磁性層磁化方向相反 時，器件為高阻態。GMR傳感器是一種溫度穩定性好的精密磁場傳感器。它們已被廣泛應用于硬盤驅動器（HDD）行業以及工業應用中。
TMR傳感器
隧道磁阻（TMR）傳感器由被隧穿勢壘層分離的鐵磁多層膜組成。TMR器件的電阻與兩鐵磁層磁化方向的夾角有關。與其 它種類 的磁場傳感器相比，TMR傳感器具有更好的信噪比、更高的精度、 以及極低的功耗。TMR傳感器在溫度和壽命方面具有可靠穩定的性能。因此，TMR傳感器在要求苛刻的應用中是優選。
1）磁性傳感器市場和應用有哪些？
磁性傳感器的應用范圍很廣泛，包括汽車、消費類電子產品、電子醫療系統、電信、工業過程控制等。以往它們被用作羅盤來探測地球磁場，現在被用于多種環境中，用來探測位移、旋轉或測量角度。
2）磁性傳感器的未來發展是什么？
磁性傳感器在很多行業中有大量應用，包括 新型導航設備、 人員偵測（樓宇自動化相關應用）、醫療領域、汽車行業、機器人技術和工廠自動化，這些正是磁性傳感器市場的范式轉變。
各國對物聯網、消費電子產品、電動汽車和混合動力汽車、以及高質量傳感設備的需求日益增加，正在影響磁性傳感器在幾個終端用戶行業的應用。
由于工業0的影響，工廠自動化采用機器人技術的情況越來越多，推動了各國市場在各種安全應用領域對磁性傳感器的需求。服務業的發展以及數據中心和云供應商的高速增長，進一步增加了對這些傳感器的需求。
汽車行業對磁性傳感器的需求預計將會增加。傳感裝置越來越多地被運用于此行業，以提高車輛的便利性和燃油效率。此外，政府機構的強制性規定，如在汽車中安裝安全設備和傳感元件，預計也會為磁性傳感器的發展創造重要機遇。
3）磁性傳感器市場預測如何？
根據市場預測，2019年各國磁傳感器市場估價為22.83億美元。預計2020年將達到32.58億美元，2025年將達到120億美元，2020-2025年復合年增長率為51%。
4）Hprobe對磁性傳感器的成功有何貢獻？
作為一家擁有zhuanli技術的自動測試設備（ATE）供應商，Hprobe為IC制造商提供了一站式解決方案，將加速磁性傳感器產品的開發，確保成功升級。
測試時間是生產中的關鍵性能指標，也是縮短開發時間的重要附加值。打造專用于傳感器技術和產品晶圓測試的更佳測試設備，使其具有更大的靈活性和最短的測試時間，將在開發階段帶來巨大的價值，并可大大縮短大批量制造（HVM）的上市時間（TTM）。Hprobe的解決方案滿足了對靈活性和性能的需求，從而在從技術發布到生產控制和監控的漫長道路上為工程師提供支持。
5）Hprobe產品如何運行？
傳感器測量磁場以提取位置、角度、強度和磁場方向的信息。測量得到傳感對象運動或電流方向的數據。為了驗證芯片產品的最終應用，測試是在晶圓層面上進行的，在改變晶圓上方磁場的同時進行電探測。
晶圓級測試通過以下步驟完成：
關于Hprobe
法國Hprobe公司成立于2017年，總部位于具有“法國硅谷”的美譽格勒諾布爾，是SPINTEC（自旋電子學研究實驗室之一）的一家衍生公司。
法國Hprobe基于創新的三維磁場發生器等zhuanli技術，致力于為磁性器件和傳感器的晶圓級表征和測試提供系統解決方案。目前產品提供的服務內容涵蓋磁技術開發所有階段，能針對性的為MRAM（STT、SOT、VCMA）和磁性傳感器（TMR、GMR等）進行表征和測試提供專用設備和服務。
依托投資方的自身優勢，普瑞億科半導體事業部聚焦國內半導體產業工藝發展，與Hprobe協力打造更好的晶圓級表征和測試系統解決方案，致力于為中國半導體行業客戶提供研究級和生產級的MRAM和磁檢測解決方案和服務支持。
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