Parametric Test vs Non-Parametric Test – Hai phương pháp kiểm thử không thể thiếu trong sản xuất chip

Hùng Vũ

Tue, 07 Oct 2025

1. Parametric Test là gì?

Parametric Test là quá trình kiểm tra các thông số điện của chip, bao gồm: điện áp, dòng rò, điện trở, điện dung, đặc tính transistor… Mục tiêu chính của loại kiểm thử này là xác định liệu con chip có đáp ứng đúng các tiêu chuẩn vật lý và điện học được thiết kế hay không.

Trong ngành bán dẫn, Parametric Test thường được thực hiện ở giai đoạn wafer test, trước khi chip được đóng gói. Việc kiểm tra này giúp phát hiện sớm các lỗi vật lý (defect) như: chập mạch, hở mạch, transistor bị hỏng, hoặc bất thường trong quá trình sản xuất.

Một cách dễ hiểu, Parametric Test giống như khám sức khỏe tổng quát cho con chip: đo huyết áp, nhịp tim, các chỉ số sinh học để xem cơ thể (tức con chip) có khỏe mạnh về mặt thể chất hay không. Tuy nhiên, cũng giống như việc một người khỏe mạnh chưa chắc đã làm việc hiệu quả, một con chip đạt Parametric Test chưa chắc đã hoạt động đúng chức năng logic.

2. Non-Parametric Test là gì?

Trái ngược với Parametric Test, Non-Parametric Test không tập trung vào các chỉ số điện riêng lẻ, mà kiểm tra trực tiếp chức năng logic và khả năng vận hành của chip.

Trong quá trình kiểm thử, con chip sẽ được nạp test patterns – tức là các tín hiệu đầu vào được thiết kế sẵn. Kết quả đầu ra thực tế từ chip sẽ được so sánh với output kỳ vọng. Nếu trùng khớp, chip vượt qua bài test; nếu khác biệt, chip được xem là lỗi chức năng.

Có thể coi Non-Parametric Test như một buổi thử việc thực tế. Một ứng viên có sức khỏe tốt (Parametric Pass) vẫn cần chứng minh rằng họ thực sự làm đúng công việc được giao. Tương tự, một con chip muốn được xuất xưởng phải chứng minh nó thực hiện đúng các chức năng theo thiết kế logic.

3. Ví dụ minh họa trong đời sống

Để dễ hình dung, ta có thể lấy một số ví dụ thực tế:

• Parametric Test giống như kiểm tra y tế: đo huyết áp, nhịp tim, chỉ số máu… Người khỏe mạnh về chỉ số.
• Non-Parametric Test giống như phỏng vấn xin việc: ứng viên có sức khỏe nhưng còn phải chứng minh khả năng làm việc đúng yêu cầu.
• Trong trường hợp xe máy: các thông số như áp suất lốp, mức dầu, điện bình đều ổn (Parametric Pass). Nhưng nếu bật chìa khóa mà động cơ không nổ (Non-Parametric Fail), chiếc xe vẫn không thể sử dụng.

Ví dụ này cho thấy: một con chip có thể hoàn hảo về điện học nhưng vẫn vô dụng nếu không thực hiện đúng chức năng logic.

4. Cách thực hiện kiểm thử

Việc kiểm thử được thực hiện bằng Automatic Test Equipment (ATE) – thiết bị kiểm thử tự động có khả năng nạp tín hiệu vào chip và phân tích đầu ra.

Các dạng Non-Parametric Test phổ biến bao gồm:

• Functional Test: kiểm tra chip có thực hiện đúng chương trình hay không.
• Fault Coverage Test: đánh giá mức độ phát hiện được lỗi logic.
• Scan Test / Boundary Scan: kiểm tra khả năng kết nối và truyền tín hiệu giữa các khối trong chip hoặc giữa các IC trên bảng mạch.

Trong khi đó, Parametric Test tập trung vào các phép đo điện tử cơ bản, ví dụ như kiểm tra dòng rò của transistor, đặc tính I-V (dòng – điện áp), và điện trở nội bộ.

Như vậy, hai phương pháp kiểm thử này bổ sung cho nhau: một bên xác nhận chip khỏe mạnh về mặt vật lý, bên còn lại xác nhận chip hoạt động đúng chức năng.

5. Vai trò của mỗi phương pháp

• Parametric Test: đảm bảo chip không bị lỗi vật lý trong quá trình chế tạo, giúp loại bỏ những sản phẩm có khả năng gây hỏng hóc sớm.
• Non-Parametric Test: đảm bảo chip thực hiện đúng chức năng theo thiết kế, không gặp lỗi logic hoặc lỗi kết nối.

Nếu chỉ kiểm tra một trong hai, nguy cơ rủi ro rất cao:

• Chip đạt Parametric Test nhưng hỏng ở Non-Parametric Test → sản phẩm ra thị trường sẽ không hoạt động.
• Chip đạt Non-Parametric Test nhưng fail Parametric Test → sản phẩm có thể hoạt động trong ngắn hạn nhưng dễ hỏng sớm, ảnh hưởng độ tin cậy.

Do đó, hai phương pháp này luôn phải được sử dụng song song trong toàn bộ quy trình kiểm thử bán dẫn.

6. Ý nghĩa trong ngành bán dẫn

Trong ngành công nghiệp bán dẫn, đặc biệt tại các công ty thiết kế và sản xuất chip, cả hai phương pháp này là bắt buộc. Tại giai đoạn wafer test và final test (sau đóng gói), các kỹ sư đều phải tiến hành kết hợp Parametric Test và Non-Parametric Test để đảm bảo chất lượng.

Đối với kỹ sư chuyên ngành VLSI, ATE hoặc DFT (Design for Testability), việc nắm vững hai loại kiểm thử này là kiến thức cốt lõi. Nó quyết định không chỉ khả năng đảm bảo chất lượng chip mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí sản xuất (do giảm tỉ lệ lỗi và cải thiện yield).

7. Kết luận

Có thể tóm gọn lại như sau:

• Parametric Test = Khám sức khỏe → Đảm bảo chip khỏe mạnh về mặt điện học.
• Non-Parametric Test = Thử việc thực tế → Đảm bảo chip làm đúng công việc được thiết kế.

Chỉ khi vượt qua cả hai bài kiểm tra, con chip mới thực sự đủ tiêu chuẩn bước vào đời sống thực tiễn, phục vụ trong các thiết bị điện tử hiện đại.