고처리량 MiniLED 테스트를 통한 차세대 디스플레이

​기존 테스트 솔루션이 따라잡을 수 없는 경우

MiniLED 및 MicroLED는 차세대 디스플레이의 핵심 발광 기술입니다. LED 칩 크기가 소형화할수록 웨이퍼당 칩의 개수는 수천 개에서 수백만, 수천만 개로 증가합니다. 소자 수가 증가하면 대량 테스트가 매우 어려워집니다. 현재의 LED 테스트 솔루션을 사용하면 각 웨이퍼의 테스트 시간이 몇 시간에서 며칠로 늘어납니다. 이 병목은 시간 소모적이며 제조 비용을 증가시킵니다. 테스트 안정성 및 정확성을 보장하면서 테스트 효율을 대폭 향상하는 것이 MiniLED 테스트 솔루션 개발의 주요 과제입니다.  

유연한 테스트 시스템의 이점 활용

저희 FitTech에서는 더 신속하게 테스트하고 단일 솔루션에 두 개의 시스템, 즉 각 LED 웨이퍼에서 광학 및 전기 측정을 수행하는 통합형 LED 프로버 및 테스터를 제공하여 이 처리량 문제를 해결하려고 노력하고 있습니다. 일반적인 LED 테스트 장비는 한 번에 하나 또는 두 개의 칩을 테스트하도록 설계되었습니다. 그러나 MiniLED에서는 LED 크기가 수백 마이크로미터로 소형화하면서 웨이퍼당 칩 수가 극적으로 증가합니다. 기존 LED는 수만 개 수준이라면 MiniLED는 수십만 개 수준입니다. 한 번에 하나 또는 두 개의 LED를 테스트하는 것은 수요를 따라잡을 만큼 충분히 빠르지 않습니다. 이 문제를 해결하기 위해 MiniLED용 병렬 테스트 솔루션을 개발했습니다. 저희 FitTech에서는 이 자체 개발 프로빙 시스템, 광학 측정 시스템, NI의 PXI 소스 측정 유닛(SMU)을 사용하는 전기 측정 시스템을 결합하여 동시에 8개 LED에서 처리량을 4배로 늘리면서도 여전히 안정적이고 효율적인 고품질 테스트 결과를 제공할 수 있었습니다.

NI SMU는 각 LED에 대한 올바른 전압 및 전류 셋포인트와 정확한 측정 데이터를 제공하는 데 중요한 역할을 합니다. NI의 PXI SMU는 현재 출시되어 있는 대부분의 SMU보다 작은 폼 팩터에서 4~8개 채널을 제공할 수 있는 매우 정확하고 반복 가능한 측정을 제공하며 NI는 LED가 더욱 소형화함에 따라 수백 개 채널을 충족하도록 확장할 수 있습니다.

혁신적인 NI 솔루션을 구현한 이점

당사가 전기 테스트에 NI PXI 기반 SMU를 사용하기로 결정한 이유는 물리적 공간 및 테스트 시간을 절약하고 유사한 설치 공간에서 1~2개의 채널만 제공하는 현재 출시되어 있는 대부분의 SMU보다 많은 채널로 확장할 수 있기 때문입니다. NI PXI SMU를 사용하면 단일 섀시에 4~8개 채널을 제공하여 테스트 장비 크기를 늘리지 않고도 병렬 테스트를 수행할 수 있습니다.

설치 공간 외에도 테스트 속도가 빨라지고 테스트 데이터 품질이 향상되는 효과도 얻었습니다. 또한 이전 솔루션과 비교하여 정상 상태 응답 시간, 전압 부스트, 정확도, 안정성, 반복성, 재현성, 응답성 및 해상도가 개선되었습니다. 더 높은 해상도의 SMU를 사용하여 웨이퍼 제조업체에 도움이 되는 더 높은 정확도의 테스트를 제공할 수 있었습니다. 또한 모듈식 PXI 기반 아키텍처를 통해 채널당 비용이 감소하고 통합 시간이 단축되었습니다.

NI PXI SMU는 시장에서 더 일반적으로 사용되는 더 느린 GPIB 또는 이더넷 인터페이스와 달리 PCI Express 인터페이스를 사용합니다. NI PXI SMU는 모든 전기 테스트 채널은 물론 광학 측정 시스템에 대한 고성능 데이터 전송 및 캡처, 향상된 동기화 기능을 제공하는데, 이는 MiniLED 병렬 테스트에 매우 중요합니다.

마지막으로, NI의 PXI SMU에 내장된 ADC 컨버터를 사용하여 멀티채널 데이터 수집을 통합하고 고주파수 샘플링을 수행하는 시간을 대폭 단축했습니다. 이는 왜곡을 방지하고 측정 정확도를 높이는 데도 중요합니다. 내장된 ADC 외에도 모니터링 및 레코딩에 사용할 수 있는 NI의 I/O 추적 도구는 테스트 프로세스를 분석하고 통합 도중 문제를 해결하는 데 보다 편리한 방법을 제공했습니다.  

전반적으로 고도의 안정성, 정확도 및 효율을 갖춘 초소형 칩용 고품질 테스트 시스템을 개발하는 것은 상당히 어려운 일입니다. FitTech MiniLED 테스트 시스템에서 NI PXI SMU를 사용하면 유연성과 고성능을 제공할 뿐만 아니라 개발 시간 및 시스템 통합 비용도 절감됩니다.

결과 및 가치

저희 FitTech가 결합된 LED 프로빙 및 테스트 솔루션을 개척하고 공급한지 17년이 넘었습니다. 당사 고객은 단일 회사로 지원 및 테스트 서비스를 간소화할 수 있으며, 당사는 이제 NI를 파트너로 더 신속한 병렬 테스트 기능을 제공하고 있습니다. 즉, 더 적은 수의 테스트 및 프로브 장비로 더 높은 처리량을 실현할 수 있습니다. 병렬 테스트는 MiniLED 테스트 솔루션 제공의 핵심 개념입니다. 한편으로는 향상된 동작 안정성, 속도 및 정확도로 프로브 시스템을 최적화했고, 자체 설계 로드 셀 에지 센서를 사용하여 더 적고 동일한 니들 마크를 제공합니다. 다른 한편으로 테스트 시스템에서 NI PXI 소스 측정 유닛을 사용하여 물리적 장비 크기를 늘리지 않고도 성공적으로 병렬 테스트가 가능해졌습니다. 당사는 이러한 최적화 및 NI SMU 사용으로 이전 솔루션에 비해 전자 테스트 시간을 30%, 전체 테스트 시간을 10% 단축했습니다.

향후 전망

LED가 더욱 소형화함에 따라 MicroLED(50미크론 미만의 영역) 사용이 증가할 것입니다. 웨이퍼당 칩 수는 극적으로 증가할 것입니다. 시장이 아직 초기 단계이고 다수의 제조 및 테스트 접근 방식이 고려되고 있으므로 NI와 FitTech는 웨이퍼 제조업체가 최고의 수율을 실현할 수 있도록 효율적이고 정확한 MicroLED 테스트를 위한 올바른 계측 및 테스트 시스템을 제공하기 위해 최선을 다하고 있습니다.