總部位于德國慕尼黑的ERS electronic公司專注于提供溫度測試解決方案50余年，公司在業界贏得了良好的聲譽，特別是使用空氣作為冷卻劑且溫度變化既迅速又精確的卡盤系統，可以做到從-65°C到550°C——在一個寬泛的溫度范圍內進行分析，相關參數和制造測試。目前，由ERS研發的AC3, AirCool? PRIME, AirCool?系列卡盤分別應用于半導體行業各種大型晶圓探針測試臺。
高電壓/電流市場是目前半導體應用中增長最快的領域之一。在電動化和可再生能源發展的推動下，新一代電力電子器件也同時在推動MOSFET和IGBT的發展，這也帶動了碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）等其它新基質的日益普及。
作為高電子遷移率晶體管（HEMT）之一的氮化鎵GaN。與其它基于硅的MOSFET器件相比，它的優勢顯著體現在禁帶寬大、開關切換時間極短、更高的功率密度和擊穿電壓，以及更好的熱導率。如今，它被廣泛應用于電力電子領域，如手機快速充電器、軍用雷達設備、高速軌道交通和5G網絡等。
與GaN一樣，SiC也具備高電壓和高溫的特點，但由于其壓敏電阻特點，在600V或更高電壓上，與GaN相比則有更好的表現。作為第一個成功商業化的寬禁帶半導體SiC，從2018年被應用到特斯拉汽車上以來，混合動力汽車和電動汽車以及充電站便成為了SiC功率半導體市場快速增長的主要動力。
隨著SiC/GaN 器件技術的成熟， 以及其成本的不斷降低，SiC/GaN 器件有望加速滲透。根據 Yole 預測，2023 年 SiC、GaN 電力電子器件的市場規模將分別增長至 14 億和 3.7 億美元，市場滲透率分別達到 3.75%和1%。GaN 射頻器件在 5G 宏基站建設和國防建設的旺盛需求下，疊加 GaN 射頻器件成本下降，需求有望快速放量，根據 Yole 數據預測，2023 年 GaN 射頻器件需求量將達到 194.3 百萬個，19- 23 年 CAGR 達到 85.8%。
對晶圓針測業的挑戰
在科技迅猛發展的大背景下，電力電子世界一直被視為一個較為保守的領域，SiC和GaN的出現，不僅開啟了電力市場的新篇章，也為晶圓測試行業帶來了新的考驗。如何在滿足大功率測試需求的同時，保持溫度的穩定和準確性，以確保良率，是每個設計工程師都需要考慮的問題。
半導體測試環節最重要的裝備之一就是探針臺，在測試過程中，晶圓被輸送到溫度卡盤上，使晶圓上的晶粒依次與探針接觸并逐個測試。經過檢測，探針臺將參數不符合要求的芯片記錄下來，在進入后序的工藝流程之前予以剔除。在這個過程中，對測試環境起到決定性作用的便是和晶圓親密接觸的溫度卡盤。
與普通的測試環境相比，除了需要保證寬泛的測試溫度范圍、卡盤溫度的均勻性和穩定性等，高電壓/電流的特殊測試環境也為卡盤的設計增加了更多新的挑戰。例如，在大電流的測試環境下，較大的接觸電阻會加速晶圓溫度升高，如果熱量不能得到及時分散，晶圓就有被損壞的危險，那么在設計溫度卡盤的時候就必須首先要考慮如何最小化接觸電阻，保證RDS（on）的精準測量。其次還需要確保在高壓環境下低漏電，以避免擊穿的發生。另外，卡盤還需靈活應對一些特殊類型的晶圓， 如薄晶圓、Taiko等。
ERS的解決方案——高電壓/電流溫度卡盤
在高電壓測試和超低噪聲晶圓針測方面積累了超過15年經驗的ERS electronic，針對高電壓/電流的測試環境，設計了一款可以保證在高達一萬伏的高壓下超低漏電、避免擊穿，并同時兼具寬泛的溫度測試范圍（-55°C到+300°C）的卡盤。它的問世，很好的解決了高電壓/電流的背景下，晶圓測試領域所面臨的諸多難題。
在高電壓的情況下保證超低漏電
通過對上百種絕緣材料在不同的溫度環境下的反復實驗，并綜合考量生產成本等因素，ERS electronic 的工程師們選擇出了最適合的絕緣材料，來將接觸電阻（Rc）減小到最小，以保證在高壓環境下超低漏電流。目前，該卡盤支持最大電流600安培，電壓從1.5千伏到10千伏不等，具體漏電測試參數如下：
*表1：ERS electronic高電壓/電流卡盤漏電測試參數
其中，3 kV Triaxial 和3 kV ULN可以在最高300攝氏度的測試溫度下，通過三軸的連接方式，達到3千伏電壓。對于高壓測試當中漏電流的測量，目前常用的測試工具有Keysight以及Keithley公司的系列漏電流檢測儀器等。
*圖2-4：Keysight，Keithley公司的系列漏電流檢測儀器
10kV Coaxial （兼容3 kV ULN ）：當測試電壓為10千伏時，選用同軸的連接方式可以阻隔高達10千伏的電壓。另外，卡盤頂部另配有直接連接電纜，以支持晶圓測試高電壓/電流偏置，其余部分則通過接地的設置來起到保護作用。
最小化接觸電阻，實現RDS（on）精準測量
最小化接觸電阻，即將晶圓與卡盤之間的接觸電阻最小化。廣義上說，接觸電阻指的導體間呈現的電阻，真正的接觸電阻是由集中電阻、膜層電阻以及導體電阻組成的。影響接觸電阻的因素有很多，例如接觸件的材料、接觸的表面產生并垂直于接觸表面的力、接觸件表面的狀態、以及施加的電壓/電流大小等。
綜合考慮上述影響因素，并結合多年探針臺密封集成的經驗，ERS electronic的卡盤工程師在研發高電壓/電流卡盤之時嚴格把控卡盤內外部細節，從電學性能到外觀結構設計。在生產過程中，通過采用ERS electronic的先進鍍層工藝技術，保證卡盤盤面絕佳的硬度、粗糙度和平整度，在降低接觸電阻的同時，確保了整個盤面接觸電阻的一致性，最終實現對RDS（on）的精確測量。
先進的鍍層工藝：保證卡盤經久耐用
*圖5：ERS electronic的高電壓/電流卡盤
憑借先進的鍍層工藝，在重復使用后，ERS electronic的高電壓/電流卡盤盤面不會發生起皮、變形、氧化發黑等現象。
獨特的可更換卡盤頂盤服務：
理想的薄晶圓/Taiko晶圓解決方案
*圖6：Taiko晶圓
隨著芯片應用領域的不斷擴展，芯片設計也趨于多樣化和定制化，基于不同的測試類型和晶圓種類，對應的測試方案也千差萬別。與客戶長期接觸的過程中，ERS electronic發現通過僅更換卡盤頂盤的方法就可以滿足一些測試需求，例如，如果需要對Taiko晶圓進行測試，不必重新購買卡盤，僅更換適合Taiko晶圓測試的卡盤頂盤，就可以在大幅降低成本的同時，滿足用戶的測試需要。ERS electronic提供的現場更換卡盤頂盤服務，旨在不影響企業生產效率的同時，應對當今對測試需求不斷的升級變化。該服務一經推出便受到業界的廣泛好評，它也成為了目前晶圓封測行業獨具特色的解決方案。
選擇ERS高電壓/電流卡盤七大理由
憑借多年“以客戶為中心”的經營理念和對產品質量的嚴格控制，除了多種可供選擇的測試電壓/電流和三軸/同軸的連接方式以外，能夠讓ERS electronic的高電壓/電流卡盤在眾多競爭對手里脫穎而出的是高壓兼具高溫的性能，旨在確保高電壓，超低漏電，防擊穿的同時，仍能滿足客戶對高溫（高達300℃）的測試需求，這也成為了ERS electronic高壓/電流卡盤最大的技術亮點之一。
除此之外，ERS electronic獨特的探針臺載物臺定制化服務，讓處理薄晶圓、Taiko晶圓等特殊形態的晶圓變成可能。客戶不僅可以根據自己的需要選擇卡盤的類型，還可以選擇“僅更換卡盤頂盤”的服務，以應對測試需求不斷升級的半導體市場。
作為ERS大中國區技術合作的第三方——上海晶毅電子科技，其公司首席執行官彭先生認為， “ERS electronic推出的高壓卡盤恰好彌補了高電壓/電流晶圓測試領域的不足。高溫與高壓測試兼具、一流的鍍金表面以及可更換的卡盤頂盤服務，為客戶提供更多的靈活性，同時還讓我們看到了晶圓測試行業未來技術發展的無限可能。”
*圖7：選擇ERS 高電壓/電流卡盤的七大理由
該高電壓/電流卡盤屬于ERS推出的定制化卡盤服務，該系列產品里還有針對晶圓翹曲的強真空卡盤、適用于溫度濕度等傳感器的溫度高均勻性卡盤、免磁性卡盤，以及超低噪聲卡盤等。