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提升IC测试厂的产能利用率

来源:半导体国际/庄挑崇 郑清文 张钦成 安捷伦科技有限公司?? 2006年02月18日 ?? 收藏0

  前言

  IC测试厂最重要的两大指标就是测试品质与生产效率。测试品质的关键在于测试的再现性与可重复性,而生产要素除了合格率的因素外,最主要的就是测试设备的产能利用率。在质的方面,对于经过测试的每一颗IC,要求在最短的时间内测完所有指标,而且不因时间、地点的不同而测得不同的结果。在量的方面,如何提升测试设备的产能利用率,降低机器准备时间、故障维修时间以及如何减少重测,均考验测试厂的工程技术能力与量产的运行能力。

  自动测试设备ATE的生产效率

  IC测试厂的服务项目,主要包括晶圆测试、成品测试,以及少部分的老化测试与手工测试。

  在半导体IC测试服务里,最重要的设备就是自动测试设备(ATE),简称测试台。将其与探针台(Probe)连接,可用于晶圆测试,若与机械手连接,就可用于成品测试。

?  要测试IC的好坏,即是否符合产品的设计指标,就需要用到各种测试仪器,如电源、逻辑波形发生/接收器、信号发生器、示波器,甚至频谱分析仪等等。先进的测试系统已能将这些测试仪器整合在一台系统之内,并利用电脑程序来控制这些仪器,何时送出测试波形以及何时检测被测IC(

DUT:Device Under Test)的输出信号是否符合指标,由于是电脑程序控制,我们可以将所有的测试项目依序排列,在很短的时间内完成测试。试想有一颗待测的CPU管芯,要测完所有的指令与功能、芯片的工作电压范围、运算速度,只需几秒钟的测试时间,这全都有赖于先进自动测试系统的作用。

  现在的晶圆越做越大,以一批25片晶圆为例,每片包含400只管芯,每只测试用时4秒钟,测完一批约需十多个小时,如果没有快速的测试设备,是无法消化晶圆厂产出的晶片的。

  自动测试设备ATE的测试品质

  自动测试设备ATE的另一个要素就是仪器的指标是否能够符合被测IC的要求,尤其对于最新的半导体产品而言,无论是工作速率、频宽、电源分辨率,还是功能复杂度都不断提升,相对地对自动测试系统ATE指标的要求也越趋严格。以测试CPU为例,逻辑向量速率需大于GHz,准确度要小于纳秒(ns),而先进的USB2.0、PCI-express更要求测试系统能够产生精确的差分逻辑信号,语音信号的分辨率必须小于毫伏,其它,如视讯、通讯或微波类产品,对于信号的品质都有不同尺度的要求。

  除了信号品质外,另一挑战就是接口技术。在测试系统里探针台与机械手主要的工作是将被测的管芯或封装完成的IC,一颗颗地送到被测IC接口板的固定引脚处,而每一引脚再藉由电路板的连线连接到测试机内的仪器。信号在接口板上传输会衰减,或受阻抗匹配影响而造成波形失真,或由于接地不良造成干扰等,会影响到被测物的输入与输出并造成误测,这是我们不愿看到的。

  量产测试环境

  半导体IC测试厂就是以构建量产测试环境为主,从进货检测开始,安排测试机台、测试机的设置、一致性检验、生产过程中的异常处理机制、测完后的分级处理、测试资料的收集,以及后序流程的检测烘烤、包装、出货等,每一步骤都希望采用生产线的自动化以减少人为的错误。本文将以测试机的生产自动化为主,提出数项改进建议以供参考。

  机台生产监控器

  要想提高测试系统的产能利用率,就安装一个生产监控器。在过去记录大多为人工方式,粗略记录生产时间、异常时间、设置时间等;而先进的测试厂,已经能够通过生产自动化,在每一台测试系统上安装一个生产监控软件,如OEE advisor,用来记录每一个细微的动作,如记录每批货的载入时间、机器设置时间、测试程序装入时间、一致性检验时间、生产开始时间、生产完成时间、结账时间等等,甚至于每颗IC的测试时间、分级时间,通过网络的联接,可以在生产异常时自动报警,甚至发送e-mail或短信息通知负责工程师,而主管则可在办公室通过网络实时了解生产线上每一台系统的生产状况。

  自动程序载入器

  在过去,测试程序版本、机器配置、机器操作系统版本、机器准用的管理,常常困扰生产线,造成机器设置失败而无法生产,或虽可生产,但由于用错了程序版本,造成客户退货而整批重测的现象。在先进的测试厂里,已能够做到在程序服务器上统一管理测试程序,由系统来管理哪一批货对应哪个程序,而线上的操作员只要在测试机上输入货批代码,系统会找到正确的测试程序,并自动检查测试系统的硬件配置、系统程序版本,甚至检查系统是否已经通过校准而允许生产等,最后才将测试程序载入系统,等待下一步的一致性检验。


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ATE? IC? 测试? 产能利用率?

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