助力前沿半导体器件研究和开发，国产高端测试仪器优势何在？
2022-04-29
前不久，半导体行业观察在《国产高端测试仪器市场困局何解》一文中，介绍了当前时代，随着新兴技术和市场不断兴起，芯片工艺越来越复杂，新器件类型层出不穷，众多因素推动国产半导体测试技术不断向前发展。
行业需要更加面向未来需求的测试系统和方案，来打破传统仪器固有的不足和局限。在此需求和挑战下，概伦电子推出国产高端半导体参数测试系统FS-Pro，以应对半导体器件测试在先进器件研究过程中，新材料、新结构与新工艺的应用可能带来的未知变化，极大地加速了半导体器件与工艺的研发和评估进程。
概伦电子FS-Pro半导体参数测试系统
由于其在产线测试与科研应用方面的优异表现，FS-Pro全面的测试能力在科研学术界受到了广泛关注和认可，被众多芯片设计公司、代工厂和IDM公司釆用，同时也已被数十所国内外高校及科研机构所选用。
可以看到，概伦电子正在通过加强产学研合作和保持高研发投入，持续吸引行业人才，长期坚持技术沉淀，通过客户需求引导，力求不断丰富其制造类EDA产品布局。
助力先进半导体器件研究和开发，迎新进展
不久前，为应对半导体尺寸不断减小过程中对短脉冲测试(PIV)的新技术要求，概伦电子联合北京大学集成电路学院与上海交通大学电子信息与电气工程学院推出新一代高精度快速波形发生与测量套件FS-Pro HP-FWGMK，填补了FS-Pro在短脉冲测试的空缺，也打破了国内在短脉冲测试技术领域的空白。配合概伦电子研发的测试软件，该设备实现了百纳秒量级的快速波形发生与测量，可广泛应用于铁电存储器（FeRAM），阻变存储器（RRAM）等新型存储器件的研究；同时还能支持半导体制造过程中重要的可靠性测试，例如BTI效应等，是公司晶圆级可靠性测试解决方案中的重要组成部分。
至此，几乎所有半导体器件的低频特性表征都可以在FS-Pro测试系统中完成，可广泛应用于各种半导体器件、LED材料、二维材料器件、金属材料、新型先进材料与器件测试等。作为高端测试仪器的代表之一，FS-Pro已得到包括晶圆代工和IDM龙头企业在内的全球领先半导体公司的验证及量产应用，率先在中高端产品领域取得突破，成为国内行业的领头羊，充分展示了其国际竞争力，有望引领测试领域的国产化替代浪潮。
支持新型器件/材料应用，助力前沿学术研究
近期，概伦电子在助力前沿学术研究方面又取得了新进展，联合多家科研机构和国内高校推出了“2022 第二版FS-Pro论文集”，展示了FS-Pro在先进器件和材料等领域测试的出色表现，为推动半导体相关领域高端学术研究贡献力量。
其中，电子科技大学刘富才教授在其论文项目“通过范德华层状 CuInP2S6 中的离子迁移模拟神经可塑性”中，将FS-Pro参与了类神经元突触器件科研中的应用，FS-Pro比其它测试仪器速度更快。
据了解，FS-Pro引入人工智能驱动测试技术，相比传统半导体参数测试系统其测试速度最高可达10倍，能够在强大速度提升的同时仍保持测试精度。
另外，在“探测率为2.4*1013 Jones的近红外石墨烯有机光电晶体管的设计”的论文中，电子科技大学王军教授使用FS-Pro参与了光敏突触晶体管测试，钙钛矿量子测试等部分，具有模型参数提取功能，测试速度快等方面的优势。王军表示，除了上述优势之外，FS-Pro在软件功能和低频噪声测试上也有亮眼表现。
软件方面，FS-Pro系列内置Lab Express测量软件具有强大的测试和分析功能，能够提供友好的图形化用户使用界面和灵活的设定。其中，内置强大数据处理能力可测试后直接展开器件特性分析多种数据保存方式，导出数据可供用户后续分析研究也可直接导入建模软件BSIMProPlus和MeQLab进行模型提取和特性分析。
FS-Pro软件功能图例
在噪声测试方面，尤其在二维材料光电探测器领域及有机探测器研发领域，FS-Pro独特的1/f噪声测试能力可获得器件内部的缺陷参数，更多地获取了器件的深入技术的性能，尤其是在探测率的计算上，考虑到1/f噪声因素在内得出的探测率更为准确。同时，FS-Pro可无缝与概伦9812系列噪声测试系统集成，其快速DC测试能力进一步提升9812系列产品的噪声测试效率。
在西湖大学林宏焘教授的“用于硅光集成电路的高性能波导集成 Bi2O2Se光电探测器”论文中， FS-Pro在测试中提供了高性能的光电流响应测试和1/f噪声测试，快速I-T的测试能力可以看到光电流的响应。
论文部分截图
林宏焘教授指出：“1/f噪声的测试分析能力对于探测器很有帮助，使用后提供的噪声测试得到了国际同行的认可，为我们发表ACS NANO提供了很大帮助。”
在器件的I-T测试表征上，FS-Pro SMU出色能力已得到市场验证，高达1us采样率，数据存储容量10万个点，实现了业界SMU做I-T测试的较高指标。
中科院金属所孙东明教授在“超灵敏的Mo基双异质结光电晶体管”中，采用FS-Pro测试响应参数，噪声测试用于计算探测率，为获得超高灵敏度的二维材料光电探测器提供助力。
可见，低频噪音作为一种有效的非损伤性实验手段越来越被学者们认可，FS-Pro作为唯一的集成噪音测试功能的半导体参数分析仪在前沿新材料新器件研发工作中越来越不可或缺。
根据上述内容来看，凭借在产线测试与科研应用方面的优异表现，FS-Pro全面的测试能力在科研学术界受到了广泛关注和认可。由于文章篇幅有限，本文仅选取了“论文集”中几篇论文及其对FS-Pro的使用/反馈情况进行了简要描述。
综合来看，概伦电子半导体参数测试系统FS-Pro集IV、CV 与 1/f噪声测试于一体，凭借高精度、低成本、全面而强大的半导体器件表征分析能力灵活满足学术科研用户的不同测试需求，节省测试设备的采购开支，加速半导体器件与工艺的研发和评估进程。
为了应对不断变化的市场与技术趋势以及不断涌现的新测试需求，孙东明教授表示：“基础性的研究会对测试不断突出新的要求，希望概伦电子在内的国内企业能够持续关注新的器件测试特点，不断优化产品，提高产品竞争力。”
未来，相信FS-Pro无论是商业应用还是校企合作方面，都会被越来越多项目所用，成为半导体器件与先进材料研究领域的得力助手。
持续探索“产学研融合”之路
当前，随着国家科技创新体制机制的不断健全和科技创新平台的不断完善，高等院校的科技创新能力不断增强，越来越多的科技成果从高校脱颖而出，并逐步转化为现实生产力。
高校科技成果与企业需求有效对接，既能发挥学校和企业的各自优势，又能共同培养社会与市场需要的人才，是高校与企业双赢的模式之一。许多进军中国市场的国外仪器仪表企业，纷纷选择与高校合作，共同培养符合时代发展的高素质仪器仪表人才。
从行业角度来看，半导体测试仪器属于高端科研仪器设备，需要长时间积累，特别考验一个国家基础技术的厚度。由于国内本土测量仪器行业起步较晚，目前我国的产品结构主要集中在中低端，仅有小部分企业走向应用研发的转型之路。
在此产业现状下，国内厂商更应注重“产学结合”的合作模式，通过与国内高校和研究机构进行产学研合作，一方面借助高校创新资源的支持，可推动企业自身研发成果产业化；另一方面，还能大规模培养未来的专业人才，同时在公司内部不断完善和改进内部人才培训和梯队培养机制，为公司未来的发展奠定坚实的人才基础。
概伦电子始终在坚持“产教融合”的发展理念。在半导体测试仪器行业，我们已经看到了概伦电子FS-Pro在半导体器件研究和开发中发挥的巨大空间，凭借其在先进器件和材料等领域的测试上的出色表现，将持续为半导体领域的客户提供更快速、更稳定、更智能的参数化测试方案。
当前，概伦电子还在持续加强与高校和研究机构进行有利的探索，助力前沿学术研究进程，推动产学研链条不断完善，进一步为国产高端测试仪器以及EDA行业的发展，思考和探案未来的可能和方向。
