一、晶圓、晶片和封裝
1947年，第一隻半導體的誕生标志着半導體工業的開始，從那時起，半導體生産和制造技術變得越來越重要。以前許多單個的半導體現在可以互聯加工成一種複雜的內建的電路形式，這就是半導體工業目前正在制造的稱之為"超大規模"（VLSI，Very Large Scale Integration）的內建電路，通常包含上百萬甚至上千萬門半導體。
半導體電路最初是以晶圓形式制造出來的。晶圓是一個圓形的矽片，在這個半導體的基礎之上，建立了許多獨立的單個的電路；一片晶圓上這種單個的電路被稱為die（我前面翻譯成"晶片"，不一定準确，大家還是稱之為die好了），它的複數形式是dice.每個die都是一個完整的電路，和其他的dice沒有電路上的聯系。
當制造過程完成，每個die都必須經過測試。測試一片晶圓稱為"Circuit probing"（即我們常說的CP測試）、"Wafer porbing"或者"Die sort"。在這個過程中，每個die都被測試以確定它能基本滿足器件的特征或設計規格書（Specification），通常包括電壓、電流、時序和功能的驗證。如果某個die不符合規格書，那麼它會被測試過程判為失效（fail），通常會用墨點将其标示出來（當然現在也可以通過Maping圖來區分）。
在所有的die都被探測（Probed）之後，晶圓被切割成獨立的dice，這就是常說的晶圓鋸解，所有被标示為失效的die都報廢（扔掉）。圖2顯示的是一個從晶圓上鋸解下來沒有被标黑點的die，它即将被封裝成我們通常看到的晶片形式。
在一個Die封裝之後，需要經過生産流程中的再次測試。這次測試稱為“Final test”（即我們常說的FT測試）或“Package test”。在電路的特性要求界限方面，FT測試通常執行比CP測試更為嚴格的标準。晶片也許會在多組溫度條件下進行多次測試以確定那些對溫度敏感的特征參數。商業用途（民品）晶片通常會經過0℃、25℃和75℃條件下的測試，而軍事用途（軍品）晶片則需要經過 -55℃、25℃和125℃。
晶片可以封裝成不同的封裝形式，圖4顯示了其中的一些樣例。一些常用的封裝形式如下表：
DIP： Dual Inline Package (dual indicates the package has pins on two sides) 雙列直插式
CerDIP：Ceramic Dual Inline Package 陶瓷
PDIP： Plastic Dual Inline Package 塑膠
PGA： Pin Grid Array 管腳陣列
BGA： Ball Grid Array 球栅陣列
SOP： Small Outline Package 小型外殼
TSOP： Thin Small Outline Package
TSSOP：Thin Shrink Small Outline Package (this one is really getting small!)
SIP： Single Inline Package 單列直插
SIMM： Single Inline Memory Modules (like the memory inside of a computer)
QFP： Quad Flat Pack (quad indicates the package has pins on four sides)
TQFP： Thin version of the QFP
MQFP： Metric Quad Flat Pack
MCM： Multi Chip Modules (packages with more than 1 die (formerly called hybrids)
二、自動測試裝置
随着內建電路複雜度的提高，其測試的複雜度也随之水漲船高，一些器件的測試成本甚至占到了晶片成本的大部分。大規模內建電路會要求幾百次的電壓、電流和時序的測試，以及百萬次的功能測試步驟以保證器件的完全正确。要實作如此複雜的測試，靠手工是無法完成的，是以要用到自動測試裝置（ATE，Automated Test Equipment）。
ATE是一種由高性能計算機控制的測試儀器的集合體，是由測試儀和計算機組合而成的測試系統，計算機通過運作測試程式的指令來控制測試硬體。測試系統最基本的要求是可以快速且可靠地重複一緻的測試結果，即速度、可靠性和穩定性。為保持正确性和一緻性，測試系統需要進行定期校驗，用以保證信号源和測量單元的精度。
當一個測試系統用來驗證一片晶圓上的某個獨立的Die的正确與否，需要用ProbeCard來實作測試系統和Die之間實體的和電氣的連接配接，而ProbeCard和測試系統内部的測試儀之間的連接配接則通過一種叫做“Load board”或“Performance board”的接口電路闆來實作。在CP測試中，Performance board和Probe card一起使用構成回路使電信号得以在測試系統和Die之間傳輸。
當Die封裝出來後，它們還要經過FT測試，這種封裝後的測試需要手工将一個個這些獨立的電路放入負載闆（Load board）上的插座（Socket）裡，這叫手工測試（hand test）。一種快速進行FT測試的方法是使用自動化的機械手（Handler），機械手上有一種接觸裝置實作封裝引腳到負載闆的連接配接，這可以在測試機和封裝内的Die之間提供完整的電路。機械手可以快速的抓起待測的晶片放入測試點（插座），然後拿走測試過的晶片并根據測試pass/fail的結果放入事先定義好的相應的Bin區。
三、半導體技術
有一系列的方法被用來生産和制造數字半導體電路，這些方法稱為半導體技術或工藝，常用的技術或工藝包括：TTL (Transistor-Transistor Logic a.k.a. bipolar logic), ECL (Emitter Coupled Logic), SOS (Silicon on Sapphire), and CMOS (Complimentary Metal-Oxide Semiconductor)。不管什麼技術或工藝，出來的産品都要經過測試，這裡我們關注數字TTL和CMOS電路。
四、數字和模拟電路
過去，在模拟和數字電路設計之間，有着顯著的不同。數字電路控制電子信号，表現為邏輯電平“0”和“1”，它們被分别定義成一種特殊的電壓分量，所有有效的數字電路資料都用它們來表示，每一個“0”或“1”表示資料的一個比特（bit）位，任何數值都可以由按照一定順序排列的“0”“1”比特位組成的二進制資料來表示，數值越大，需要的比特位越多。每8個比特一組構成一個Byte，數字電路中的資料經常以Byte為機關進行處理。
不同于數字信号的“0”“1”界限分明（離散），模拟電路時連續的——在任何兩個信号電平之間有着無窮的數值。模拟電路可以使用電壓或電流來表示數值，我們常見的也是最常用的模拟電路執行個體就是運算放大器，簡稱運放。
為幫助了解模拟和數字電路數值的基本差别，我們可以拿時鐘來比方。“模拟”時鐘上的指針連續地移動，是以所有的任一時間值可以被觀察者直接讀出，但是所得數值的準确度或者說精度取決于觀察者認知的程度。
而在“數字”時鐘上，隻有最小增量以上的值才能被顯示，而比最小增量小的值則無法顯示。如果有更高的精度需求，則需要增加資料位，每個新增的資料位表示最小的時間增量。
有的電路裡既有數字部分也有模拟部分，如AD轉換器（ADC）将模拟信号轉換成數字信号，DA轉換器（DAC）則相反，我們稱之為“混合信号電路”（Mixed Signal Devices）。另一種描述這種混合電路的方法則基于數字部分和模拟部分占到電路的多少：數字部分占大部分而模拟部分所占比例較少歸于數字電路，反之則歸于模拟電路。
五、測試系統的種類
一般認為測試系統都是通用的，其實大部分測試系統的設計都是面向專門類型的內建電路，這些專門的電路包括：存儲器、數字電路、模拟電路和混合信号電路；每種類型下還可以細分成更多種類，我們這裡隻考慮這四種類型。
5.1 存儲器件類
我們一般認為存儲器是數字的，而且很多DC測試參數對于存儲類和非存儲類的數字器件是通用的，雖然如此，存儲器的測試還是用到了一些獨特的功能測試過程。帶記憶體的自動測試系統使用一種算法模式生成器（APG，algorithmic pattern generator）去生成功能測試模型，使得從硬體上生成複雜的功能測試序列成為可能，這樣我們就不用把它們當作測試向量來儲存。存儲器測試的一些典型模型包括：棋盤法、反棋盤法、走0、走1、蝶形法，等等…… APG在器件的每次測試時生成測試模型，而不帶記憶體的測試系統将預先生成的模型儲存到向量存儲區，然後每次測試時從中取出資料。存儲器測試通常需要很長的測試時間去運作所要求的測試模型，為了減少測試成本，測試儀通常同時并行測試多顆器件。
5.2 模拟或線形器件類
模拟器件測試需要精确地生成與測量電信号，經常會要求生成和測量微伏級的電壓和納安級的電流。相比于數字電路，模拟電路對很小的信号波動都很敏感，DC測試參數的要求也和數字電路不一樣，需要更專業的測試儀器裝置，通常會按照客戶的選擇在設計中使用特殊的測試儀器甚至機架。模拟器件需要測試的一些參數或特性包括：增益、輸入偏移量的電壓和電流、線性度、通用模式、供電、動态響應、頻率響應、建立時間、過沖、諧波失真、信噪比、響應時間、竄擾、鄰近通道幹擾、精度和噪聲。
5.3 混合信号器件類
混合信号器件包括數字電路和模拟電路，是以需要測試系統包含這兩部分的測試儀器或結構。混合信号測試系統發展為兩個系列：大部分數字電路測試結構、少量模拟測試結構的系列，被設計成用于測試以數字電路為主的混合信号器件，它能有效地進行DC參數測試和功能測試，但是僅支援少量的模拟測試；大部分模拟電路測試結構、少量數字測試結構的系列，相反，能夠精确地測試模拟參數而在功能測試上稍遜風騷。
5.4 數字電路器件類
僅含有數字邏輯的電路器件可使用數字電路測試系統來完成測試，這些測試系統之間在價格、性能、尺寸、可選項上有着明顯的不同。
低端的測試機被用來測試低價格或者低性能的低端産品，通常是些管腳少、複雜度低的器件；一般運作于低于20MHz的時鐘頻率，且隻能存儲少量的測試向量；用于小規模（SSI）或中規模（MSI）內建電路的測試。
高端的測試機則是速度非常快（時鐘頻率高）、測試通道非常多的測試系統；時鐘頻率通常會達到400MHz，并能提供1024個測試通道；擁有高精度的時鐘源和百萬bit位的向量存儲器。它們被用于驗證新的超大規模（VLSI）內建電路，但是昂貴的成本阻礙了他們用于生産測試。
而半導體測試工業普遍使用的是中高端的測試裝置，它們擁有較好的成本效益，在對測試成本非常敏感的半導體測試行業，這無疑是非常重要的。這類測試裝置多運作在50-100MHz，提供256個測試通道，通常帶有一些可選的配置。
為了控制測試成本，謹慎地選擇能滿足器件測試需求的測試裝置是非常重要的，選擇功能相對于我們器件的測試要求過于強大的測試系統會使得我們的測試成本居高不下，而相反的選擇會造成測試覆寫率不夠；找到裝置功能和成本之間的平衡是測試成本控制本質的要求。
六．測試負載闆(LoadBoard)
測試負載闆是一種連接配接測試裝置的測試頭和被測器件實體和電路接口，被固定在針測台（Probe）、機械手（Handler）或者其他測試硬體上，其上的布線連接配接測試機台内部信号測試卡的探針和被測器件的管腳。
在CP測試中，負載闆連接配接ProbeCard；在手工測試中，我們将Socket固定在負載闆上；而在FT的生産測試中，我們将其連接配接到Handler.因為測試機在實體和電氣上需要與多種類型的裝置連接配接、鎖定，因而Loadboard的類型和款式也是多種多樣。
測試高速或者大功率的器件需要定制的Loadboard，為保證信号完整性，這種高性能的定制電路闆必須完成阻抗比對——這對于布局、布線及線長、線寬等都有特殊要求，是以通常需要數月的時間設計制作，并且價格非常昂貴。
七．探針卡（ProbeCard）
探針卡在CP測試用于連接配接測試機電路和Die上的Pad，通常作為Loadboard的實體接口，在某些情況下ProbeCard通過插座或者其它接口電路附加到Loadboard上。
測試機的信号通過彈簧針（pogo pins）連接配接到ProbeCard底部的Pad上，再由ProbeCard上的布線通往被測的Die上。
轉載至知乎-黑暗森林 張斌