什么是T&STC？
热、应力测试晶圆
随着先进工艺节点不断突破物理极限，半导体芯片的功能密度与功率密度正以前所未有的速度攀升。特别是三维堆叠、晶圆级封装等先进封装技术的广泛应用，使得芯片内部的热流分布和机械应力状态变得极为复杂。
热点、热耦合、热应力集中等挑战，已成为制约高性能芯片可靠性、性能与寿命的关键技术瓶颈。在这样背景下，一种能够高精度模拟真实芯片热力学行为、实现原位实时监测的创新工具——热、应力测试芯片正成为行业突破热管理难题的核心驱动力。
热、应力测试芯片（Thermal & Stress Test Chip-T&STC）是大功率半导体器件和高集成度半导体器件开发热、应力管理解决方案的重要推动力。0
01 如何制造T&STC?
我司研发的T&STC，其本质是一个高度可配置的模拟ASIC芯片。它并非简单模仿芯片外形，而是在物理与电气层面精准复现了真实芯片的关键特性：
精准的物理匹配：
T&STC采用模块化设计，由完全相同的基本单元阵列构成。每个基本单元尺寸固定，通过阵列的自由组合，可以无缝匹配从微小传感器到大型计算芯片（最大可达50mm×50mm）的各种尺寸，实现与目标芯片在物理尺寸上的一一对应。
可编程的功率“指纹”：
每个基本单元的核心是一个精密硅电阻加热器。其优势在于极高的均匀性和匹配性，以及稳定的温度系数，确保了整个晶圆上功率输出的一致性与可预测性。
并行的原位传感网络： 在每个基本单元内，除了加热器，还集成了完整的传感模块： ·温敏二极管：用于精确测量该单元位置的局部结温。 ·X与Y向压阻式应力传感器：用于同步测量芯片平面内的二维机械应力。
这套嵌入式、分布式的传感网络，使得T&STC能够在施加可编程功率激励的同时，全字段、实时地捕捉芯片结区温度与应力的动态响应，形成完整的“激励-响应”数据映射。
02 如何使用T&STC制造测试工具（T&STV）？
T&STC本身是一个标准化硅晶圆，而其真正的工程价值在于，它可以作为核心“传感大脑”，被集成到各种封装体中，形成完整的热、应力测试工具。
灵活的封装适配：
T&STC设计兼容引线键合和倒装芯片两种主流互连工艺。因此，它可以被封装成BGA、LGA、QFN、COB等各种形态的测试载体。
复杂系统的模拟：
单个T&STV内可以封装多颗T&STC，用以精确模拟异构集成与系统级封装中多芯片模块的热耦合与应力相互作用。这为2.5D/3D集成、Chiplet等先进架构的热管理设计提供了前所未有的测试平台。 封装中的多个热、应力测试芯片
T&STC提供的高空间分辨率、高同步性的原位数据，正在多个关键研发环节发挥核心作用：
热界面材料与散热方案的“裁判官”：
无论是评估新型导热膏、相变材料、石墨烯膜等TIM的性能，还是测试风冷散热器、均热板、液冷冷板的效率，T&STC都能提供稳态与瞬态下，芯片表面真实的温度场与热流密度数据，替代过去依赖仿真和有限点测温的粗糙评估方式。
仿真模型的“校准器”：
计算流体动力学与有限元分析软件预测的准确性，严重依赖于边界条件的真实性。T&STC提供的精确功率输入与全域温度/应力输出，是校准和验证热仿真模型最可靠的实验基准，可大幅提升“设计-仿真-验证”循环的置信度。
可靠性的“压力测试仪”：
通过编程控制T&STC进行加速功率循环，可以精确复现芯片在开关机、负载突变等场景下的热应力冲击。这为评估封装结构、焊点、基板在热疲劳载荷下的寿命与失效机理，提供了定量化的加速测试手段。
03 成功案例
在佛罗里达州奥兰多市举行的2023年电气和电子工程师学会第73届电子元件与技术大会上，中国科学院研究团队发表了题为“A high precision analysis method based on thermal test chip for thermal characteristics of thermal interface materials”的论文。该项目中使用了我司的 T&STC ，提出了一种芯片封装用热界面材料热特性的精确分析方法。
热、应力测试芯片应用案例
同样，在2022年电气和电子工程师学会第23届国际电子封装技术大会和微机电系统会议上，该团队发表了多篇论文介绍芯片内嵌微流散热研究成果。研究中同样使用了我司的T&STC进行内嵌微流道加工，对嵌入式流道的T&STC功率密度进行测试，利用T&STC内嵌的温度和应力传感器实现温度和应力的监测，验证其微流散热结构的冷却能力。
04 下一步挑战
如今半导体芯片和先进封装的不断发展，功率密度不断提高，封装配置更加复杂，T&STC和T&STV将能够精确模拟更复杂的半导体芯片和先进封装。
目前，我司正在开发堆叠芯片和2.5D/3D封装芯片形式的T&STC，这将是进一步拓展测试工具在先进半导体技术中的应用前景。
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