DDR 4時代 益達儀器提供TRIAD測試方案

益達儀器總經理許峰誠。

隨著英特爾 (Intel)推出支援DDR4的Haswell-E處理器平台，DDR4記憶體的聲勢可說是越來越旺。截至目前為止，三星、SK海力士等記憶體大廠皆已開始生產DDR4 記憶體，華亞科、台灣美光記憶體也計畫將於年底量產，在模組廠動態方面，包括金士頓、威剛、宇瞻等也都已推出DDR4模組。

DDR3(Double-Data-Rate 3；第3代雙倍資料傳輸)記憶體是在2007年成為電腦設備標準，但隨著應用產品規格提高，DDR3逐漸無法滿足工業與商業應用高效能需求，因此電子設備工程聯合委員會(JEDEC)在2012年制定出下一代DDR4 DRAM(Dynamic Random Access Memory；動態隨機存取記憶體)標準規格，DDR4時脈最高達3,200Mbps(1,600MHz)，操作電壓降到1.2伏特，能提供更高效能及更低功耗。

在英特爾推Haswell-E處理器後，今年(2014)已經出現DDR4個人電腦，DDR4將逐步取代DDR 3，並在2016年躍為記憶體市場主流。有鑑於此，台灣測試儀器代理商益達儀器與原廠TRIAD特別於日前連袂主辦「DDR4技術暨TurboCATS產品研討會」。

會中不只探討記憶體產業的未來趨勢與發展，以及分享DDR4測試技術的進展，更特地將全球最新的DDR4測試設備運送來台，透過現場的動態展示，讓與會來賓能近距離體驗。益達儀器及TRIAD希望藉此讓更多的台灣業者能以具價格競爭力的優質測試儀器及解決方案，來迎接即將增加的DDR4記憶體測試需求。

全球領導品牌TRIAD  獲全球IC業者青睞

在研討會開場致詞中，益達儀器總經理許峰誠首先介紹該公司所代理的原廠夥伴TRIAD及其知名的測試儀器產品系列TurboCATS，他強調，全球各大IC製造商(美、韓、台)、記憶體模組製造商、封裝測試廠以及系統商等都已採用TRIAD的儀器產品，且導入的測試領域極為廣泛，包括DRAM(Standard or LowPower)、NAND Flash、NOR Flash、MCP、eMCP、eMMC等。

值得一提的是，TRIAD的同一款設備不僅能支援以上各種產品的測試，且可依客戶需求符合軍規、車規、工規和商規等級的測試應用的要求，終端產品更已被手機、平板、固態硬碟(SSD)、汽車、Gaming、極限運動、伺服器等大廠承認並大量使用。

總部位於美國德州達拉斯的TRIAD成立於1996年，至今已有18年的歷史並已成為測試儀器的領導品牌之一，且在記憶體領域堪稱是全球出貨量最大的測試設備商。TRIAD的執行總裁Bill Chan此次並親自蒞臨研討會場，與台灣相關業者進行密切交流。

身為TRIAD的台灣代理商，成立於2008年的益達儀器公司與TRIAD合作已達16年，期間雙方共同開發數十種客製化測試功能。許峰誠並指出從2014年下半年開始，已陸續出貨DDR4測試儀器予IC製造業者以及Module House。

DRAM及FLASH  速度更快且電壓更低

接下來，許峰誠針對「全球記憶體產業的未來趨勢與發展」此一主題分享他的觀察，他指出，DRAM、Flash等記憶體都朝向速度更快、容量更大、電壓更低的方向發展。

在頻率方面，DDR4的速度目前已規劃至3.2Gbps，較現行傳輸速率高出50%之多，將來甚至不排除進一步提高至4.2Gbps。在容量方面，由於Bank數增加至16個，因此容量可達到16GB。

再者，DDR4的操作電壓是 1.2V，較DDR3的1.5V低了至少20%，也比DDR3 Low voltage的1.35V還低，更比目前x86 Ultrabook/Tablet使用的LowPower-DDR3的1.25V還要低。值得一提的是，DDR4並首次支援深度省電技術(Deep Power Down)，亦即在進入休眠模式時減少35%？50%的待機功耗。

綜觀DRAM的發展，已有三星發表LPDDR4；海力士半導體(SK)的DDR4 DRAM則是借助矽鑽孔(TSV)技術將容量提升至128GB，另外包括PCM(Phase-Change Memory)、M-RAM(Magneto Resistive Memory)、R-RAM(Resistive Memory)等也都可能會是下一代的主流技術。然而，也有業界人士指出DDR4有可能是末代的DDR記憶體，未來的電腦與軟體結構將會出現劇烈的變動。

NAND Flash後續進展  eMMC和UFS看好

至於在NAND Flash方面，Micron預估從2012至2016(4年)的總體NAND Flash容量應用的年複合成長率高達51%，其中，從行動裝置所需要的儲存容量來看，估計每部手機搭配的NAND Flash容量，將從2012年5.5GB增加至2015年的25.1GB；每部平板電腦搭配的NAND Flash容量則會從28.7GB增加至2015年的96.1GB。

然而，目前的NAND FLASH相關製程已逼近物理極限，往後將會以3D技術來提升容量密度。但是3D NAND Flash記憶體的製造步驟、工序以及生產良率的提升，都要比2D NAND Flash需要更長時間，且在應用端與主晶片及系統整合的驗證流程上也相當耗時，所以初期 3D NAND Flash晶片將以少量、限量生產為主，對整個行動裝置與儲存市場上的替代效應，在2015年上半年以前應該還看不到。

NAND Flash值得注意的技術進展，包括eMMC(embedded MultiMedia Card)和UFS(Universal Flash Storage)。其中，由JEDEC協會所制定的eMMC，是將MMC Controller跟NAND Flash封裝成一顆晶片，如此一來，行動裝置就不用顧慮NAND Flash製程與規格的改變，只要與新世代NAND Flash搭配的Controller能與韌體搭配即可，藉此並能縮小體積並簡化電路設計。2013年全球約有4.5億部行動裝置均使用eMMC。

至於現在跑得最快的最新的技術(UFS)，則是結合eMMC和SSD所使用的SATA技術，目前UFS 1.1規格傳輸速率達到3Gbps，未來UFS 2.0將可進一步達到6Gbps。許峰誠指出，由於UFS跟既有的eMMC介面不同也無法相容，相關產業供應鏈尚未齊全，因此預估UFS產品在今年才會有小量產品出貨，且因為成本較高，所以初期將瞄準高階市場，預期UFS與eMMC兩者將會並存於市場上一段時間。

物聯網風潮來襲  影響記憶體市場

在介紹DRAM與Flash的發展後，許峰誠並強調，未來最值得注意的應用趨勢非物聯網莫屬，他引述一份針對800位企業領導人所進行的調查指出，約96%受訪者表示該公司將在未來3年內以某種方式使用物聯網；約76%受訪者表示公司內部正在探索使用物聯網；約68%表示該公司已開始規劃物聯網的相關預算。

再者，根據思科(Cisco)估計，目前全球約99.4%的實體物件都未連網，這意味著約1.5兆的物件中僅100億件連網；也代表目前每個人身邊約有200件物品可以連網。

看好物聯網商機，思科已設立1億美元的物聯網投資基金。英特爾(Intel)也發表了一款約SD記憶卡大小的處理器晶片Edison，可置於任何設備甚至服飾上，目的就是要將所有物件「智慧化」。

以市場規模來看，2020年物聯網裝置數量將達行動智慧裝置的3倍。這些跡象都顯示物聯網已是不可逆趨勢。此外，包括穿戴式裝置、電競市場、3D列印、智慧車輛、雲端應用等趨勢，也將左右記憶體的需求和發展方向，值得業者持續關注。

選擇合適測試工具  創造最大效益

在談完全球記憶體未來趨勢與發展後，益達儀器產品經理洪嘉鵬則與在座來賓分享DDR4與NAND Flash測試技術的進展。他指出，測試的關鍵技術可分為無形和有形兩部分，無形就是指合適的人員及團隊；有形部分則是意謂合適的工具。

益達儀器能提供的就是有形的工具，且是在功能和價格方面都能符合需求的合適工具，能針對Source的取得、Wafer與顆粒的品質、IC可用率的規範與提升，成品與半成品的製作良率、客戶端品質回饋、RMA/FA與整個驗證Cycle等充分發揮價值，協助客戶創造倍數以上的利潤。

洪嘉鵬強調，測試設備的建置，從一開始的選擇就很重要，而TRIAD的TurboCATS機器能提供最大幅度的共用性，讓採購者可以盡可能地減少Implement Cost。

且由於產品系列完整，因此無論是Module或者IC機台，益達和TRIAD都能提供中階、高階到量產的對應解決方案。測試涵蓋範圍從SDRAM、(LP)DDR1/2/3、(LP)DDR4、NAND Flash、NOR Flash、SPI NOR、Pack as MCP、eMMC、eMCP、SODIMM、RDIMM、LRDIMM、FBDIMM、Customized Module等皆有支援。

提供共通、進階和客製功能  完整滿足需求

接下來，洪嘉鵬並以DRAM和Flash的範例，介紹部分機器的一般共通功能、進階應用與客製部分。首先，他強調全系列TRIAD TurboCATS產品都採用一致性的UI設計邏輯，客戶只需要透過直覺式的介面，就可以完成設定。且由於是相同的介面設計邏輯，因此使用者只要熟悉一個機型，就可以在不同平台間快速切換，可減少學習成本並加速產品開發與研究。

此外，群組化的設計可以避免大量輸入文字的需求，並減少設定錯誤以及反覆輸入。也就是說，每次設定皆可儲存設定檔案(Test File)，後續只要把設定檔Load進來，就可以測試，確保測試品質與設定相同。在團隊使用單一設備的情況下，如此更能有效進行實驗分配與管理。再者，設定內容可以加密，即使提供設定檔案給Operator，甚至測試外包廠商，也不用擔心Know-how外流。

在判定方式方面，無論是針對IC或Module都是提供兩種判定方式，一是Detail log，另一種則是圖像化判定。在圖像化判定中，使用者可以快速確認Fail IC與Circuit，執行進一步分析及驗證。如此可以縮短驗證判定的時間，加速產品推展速度。

至於Detail log，也就是詳細的測試結果，以DRAM來說，客戶可以看到Rank/Bank/Row/Col/DQ的Fail，Flash方面則可以看到Plane/Block/Page/Col/DQ的Fail。有了這些詳細測是結果，後續可以做很多分析並產生更大企業知識與智慧價值。

另外還有一個更進階的功能Fail Bit Map，對此，洪嘉鵬說明指出，若RD需要知道IC Fail的bit的physical address，也就是實體的位置，可以透過輸入顆粒本身的scramble rule，系統就會自動轉換physical與logical 的failure address，提供即時的Fail狀況，讓進階RD人員能清楚的了解目前顆粒的實際狀態，進而進行更實質的分析以提出製程和測試的改善對策。另外還有Shmoo功能，可以大幅縮短驗證時間，確認產品Fail的條件參數坐落位置。

採用類似C(C++)語法  進入門檻低

談完設定測試結果呈現，洪嘉鵬接下來介紹如何透過工具找出問題所在。一般而言，無論是對DRAM或者Flash，Script Code都很重要，不同的跑法(Algorithm)搭配寫入與讀出的值，再加上不同電壓與Timing，就可以對DRAM或者Flash進行較完整的測試。

TRIAD的機器提供類似C(C++)的程式語法概念，使用者不需學習複雜的組合語言，只要有一定程度的寫程式經驗，加上測試概念，就可以輕易在TRIAD的機器上撰寫程式並驗證確認DRAM或NAND的功能與品質狀況。

因此，對於先前使用過大型ATE設備或者寫過MB測試程式的客戶而言，要切換到TurboCATS系列產品所使用的語法結構是相對容易的。除了大量的標準語法，TRIAD的機器更提供客製化專屬語法，讓客戶能實現自己研發出來的測試想法。洪嘉鵬強調，選對測試工具，無疑可以讓測試進行得更快速、更有效率。

展望未來，半導體產業微利時代來臨，許多IC製造業者面臨資本支出的縮減，每個生產環節都備受重視，絕大部分的經營者以「節省」下來的支出，當作公司的「獲利」，並以此提升公司競爭力和每股盈餘(EPS)。

TRIAD與益達儀器聽到客戶的心聲，與客戶共同面對挑戰，將持續提供高品質與具價格競爭力的測試設備和解決方案，並以專業的服務品質協助客戶提升競爭力，創造價值，進而克敵制勝。期許讓台灣所有客戶都可以不斷發揮創意，找到機會與可能，並在全球不同領域中，皆能大放異彩。