随着射频芯片、毫米波器件、硅光、氮化镓等技术快速迭代,很多芯片需要在未封装的晶圆状态下完成性能验证。射频探针,就是实现晶圆级高频测试的核心接口器件。
射频探针装配在探针台上,对接矢量网络分析仪、信号源等测试仪器,直接接触芯片裸片焊盘(Pad),完成 GHz‑毫米波频段射频信号的收发测量。行业主流为GSG(地‑信号‑地)结构,严格管控 50Ω 特征阻抗,主要用于测试 S 参数、增益、噪声、回波损耗等射频核心指标。
很多人容易混淆 DC 探针与射频探针:DC 探针仅可完成直流、低频信号测试;射频探针可覆盖 DC 至上百 GHz,能够同时实现直流偏置加载与高频射频信号传输,兼顾直流与射频两路需求。行业比较经典型号为 GGB 110H‑GSG‑150‑D‑450,工作频段 DC‑110GHz,针距 150μm。
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工作原理:
信号从同轴接口输入,经过探针内部共面波导(CPW)结构过渡,GSG 三根针尖同步压接芯片共面焊盘,构建稳定的 50Ω 传输通路。无需封装、无需引线键合,直接对晶圆裸片开展在片测试,还原芯片最真实的工作性能。
射频探针核心优势
- 裸片直接测试,降低研发成本
- 流片完成之后直接测试裸 die,提前筛选失效芯片,规避无效封装带来的浪费,大幅加快射频芯片研发迭代,是射频器件研发的刚需工具。
- 宽频带工作,阻抗可控,测试精度高
- 工作带宽从 DC 可延伸至 300GHz 毫米波,内部精密阻抗匹配,信号完整性好、信号反射小;配合校准片校准后,能够输出高精度 S 参数测试结果。
- 支持射频‑直流联合测试
- 同一套探针台系统内,射频探针负责传输高频信号,搭配 DC 探针施加偏置电压、电流,可以完整完成功放、LNA、射频开关等器件全参数表征。
- 适配极端环境测试场景
- 可搭配高低温、超高真空探针台,实现 4.5K 超低温~675K 高温环境下射频器件的性能表征,满足前沿科研实验需求。
- 柔性接触,支持多次重复测试
- 弹簧式针尖柔性压接,在合理过压条件下,不易损伤芯片焊盘,支持反复压测,适配实验室研发调试。
- 规格丰富,适配不同芯片版图
- 包含 GSG、GS、GSSG 差分等多种构型,覆盖单端、差分射频电路;针距从 25μm 到毫米级可选,匹配不同尺寸芯片焊盘。
射频探针劣势与使用局限
- 采购与运维成本高,属于消耗器件
- 高频射频探针购置价格高;针尖属于易损耗部件,反复压测后会磨损、变形,直接恶化射频性能,需要返厂维修或者更换,后期使用成本不可忽视。
- 对位与压接操作门槛较高
- 需要精准对准焊盘,GSG 三针必须同时实现可靠接触;
- 过压(Over‑travel)控制十分关键:压力不足会接触不良,压力过大直接损毁针尖、刺穿焊盘;
- 微小的位置偏移就会造成阻抗失配,产生信号反射,造成测试数据失真。
- 测试前必须完成系统校准
- 需要搭配 ISS 校准片完成 SOLT/TRL 校准,剔除线缆、探针带来的损耗与反射;未经校准的高频测试数据参考价值很低,前期调试流程繁琐。
- 对芯片版图设计有要求
- 芯片必须预先设计 CPW 共面 GSG 测试焊盘,普通非共面版图布局,无法直接使用射频探针开展在片测试。
- 样品表面状态影响测试效果
- 焊盘氧化、表面存在颗粒、污渍,都会增大接触电阻,劣化高频测试效果;铝垫、金垫对针尖磨损速度不一样,探针使用寿命存在差异。
森东宝射频测试一体化解决方案
深圳市森东宝科技有限公司(Cindbest),是一家深耕半导体精密测试设备的高新技术企业,具备探针台自主研发生产能力,同时也是 GGB 官方授权代理商,提供自研探针台 + 原装 GGB 射频探针整套晶圆射频测试解决方案,解决设备和探针兼容性差、多方采购调试繁琐的行业痛点。
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