本文利用ISMI探针卡CoO模型，分析几个真实的案例，得出降低产品生命期内测试成本的最佳方法。
晶圆探针测试成本通常集中在探针卡和探针卡的非重复性工程（NRE）费用的显而易见成本上，本文将指出其它可显著降低晶圆探针测试成本的重要因素。利用国际半导体研究开发联盟(International Sematech Manufacturing Initiative，ISMI，德州奥斯汀)研究出来的探针卡所有权成本（CoO）模型，本文讨论包含大小批量的芯片上系统（SoC）测试的真实世界场景。我们最后得出每块裸片测试的预期成本节约，并提供如何充分降低探针测试成本的方法。
增加针脚数目
过去几年，由于某些原因探针卡的价格出现上涨，其中包括探针卡的复杂度提高、沟道间距更细、性能更高以及最重要的原因——针脚数目显著增加。结果是十年前采购一个新探针卡的平均花费只需几千美元，而现在购买用来测试高级逻辑和存储晶圆的探针卡需要数万美元。
存储器件并行测试技术已提高到较高水平，大多数DRAM器件用探针卡进行测试，这些卡可以同时接触到直径高达300 mm的整张晶圆上的所有器件。并行测试的闪存
存储器数目也增多了。这两大因素导致存储器探针卡需要大量探针分布在整张晶圆表面。逻辑探针卡的针脚数目同样增加，因为利用更多I/O针脚可测试更大、更复杂的芯片，逻辑芯片内部有多芯片并行，并行测试受限，更重要的是，需要更多电源针脚和接地针脚来处理大功率分配，同时要使电子噪音最小。由于探针卡的成本主要与针脚数目成函数关系，因此这些探针卡的价格出现上涨。
模拟探针卡CoO
但是，探针卡及其NRE开销并不是测试IC时所需的唯一成本。ISMI的探针协会开发出一种探针卡所有权模型1，该模型计入了影响测试成本的各种因素。这些因素包括产量、批量、工厂装载、测试时间、分度时间、建立时间、探针清洁、探针卡寿命（接触次数）、维护和维修。对这个模型进行敏感度分析，可以知道探针卡优惠20%仅会使晶圆级测试裸片的实际成本减少约11%。然而，若使探针卡本身的寿命延长一倍，就可以使探头级测试单位裸片的实际成本降低到20%左右。探针卡供应商提高探针卡的可维护性，使客户可以快速现场修理而不用工厂修理，则可进一步将探头级裸片的每片测试成本降低30%。这些实际上是影响晶圆探针测试成本的最重要因素。下面我们深入探讨每个因素。
探针卡寿命一般是常规磨损和物理或电气（烧坏探头）损伤的综合函数。磨损一般在探针卡的在线清洗时出现，这时使用略带磨砂性的护垫清除积累的氧化物和在探测过程中自然形成的杂质。预先设定一定的接触次数，随后安排对晶圆探头自动进行在线清洗。在线清洗的频率应设置为探针接触电阻上升到可能对测试结果产生不利影响之前。利用硬质材料制作的探针在清洗过程中磨损得较慢，而本来具有较好接触电阻的探针需要清洗次数较少。
机械事故或大电流通过某个探针都可能造成探针损伤，大电流可能导致针头烧坏。由于目前探针卡技术的复杂性，无论采用基于垂直、薄膜还是基于MEMS的技术，修理损伤探针一般都需要将探针卡送回原厂。这就使修理过程昂贵且耗时，同时还需要库存中有其它多余的探针卡，使修理探针时不致于发生停工。
模型应用
在下面的例子中，我们对Wentworth Laboratories的Accumax探针卡、一个典型的Cobra探针卡和一个基于MEMS的普通探针卡的性能进行比较。Accumax使用的专用探针具有高电流负载能力，使探针针尖烧毁的可能降至最低。它们还具有硬质材料特性，使清洗过程中磨损程度最低。用户已知道他们内部的技术可在15分钟内现场高效替换损伤探针，消除了将探针卡送返供应商工厂去维修的必要。
我们设定了其它参数，如定价、测试时间、产率等，来得到每种情况的等效值，在上表中仅输入了这些解决方案的不同之处。这些值都是基于实际的用户经验。图1显示一个大批量SoC测试设备在两年多的时间内测试总计1200万个器件的模型结果。结果是在产品的使用寿命期内节约了180万美元，Accumax的每块裸片测试成本为0.16美元，而基于MEMS的探针卡每块裸片测试成本为0.32美元，探头测试成本降低了50%。
图1、 在产品的使用寿命内，与基于MEMS的探针卡（情形A）相比，利用Accumax探针卡可节约$180万美元（情形C）;两种情形下每块裸片测试成本节约分别为$0.32/裸片和$0.16/裸片。
由于并非所有SoC产品都是这样大批量测试，我们还模拟了两年寿命期内两百万个器件的较小批量测试的情形（图2）。正如所料，在测试完一百万块芯片之前，每张裸片测试成本并无区别。然而，测试一百万块以后，芯片测试成本开始快速下降，到两百万块芯片时，成本节约达到了35%。可由Accumax的