前言

IC測試廠最重要的兩大指標(biāo)就是測試品質(zhì)與生產(chǎn)效率。測試品質(zhì)的關(guān)鍵在于測試的再現(xiàn)性與可重復(fù)性，而生產(chǎn)要素除了合格率的因素外，最主要的就是測試設(shè)備的產(chǎn)能利用率。在質(zhì)的方面，對于經(jīng)過測試的每一顆IC，要求在最短的時間內(nèi)測完所有指標(biāo)，而且不因時間、地點的不同而測得不同的結(jié)果。在量的方面，如何提升測試設(shè)備的產(chǎn)能利用率，降低機器準(zhǔn)備時間、故障維修時間以及如何減少重測，均考驗測試廠的工程技術(shù)能力與量產(chǎn)的運行能力。

自動測試設(shè)備ATE的生產(chǎn)效率

IC測試廠的服務(wù)項目，主要包括晶圓測試、成品測試，以及少部分的老化測試與手工測試。

在半導(dǎo)體IC測試服務(wù)里，最重要的設(shè)備就是自動測試設(shè)備(ATE)，簡稱測試臺。將其與探針臺(Probe)連接，可用于晶圓測試，若與機械手連接，就可用于成品測試。

 要測試IC的好壞，即是否符合產(chǎn)品的設(shè)計指標(biāo)，就需要用到各種測試儀器，如電源、邏輯波形發(fā)生/接收器、信號發(fā)生器、示波器，甚至頻譜分析儀等等。先進的測試系統(tǒng)已能將這些測試儀器整合在一臺系統(tǒng)之內(nèi)，并利用電腦程序來控制這些儀器，何時送出測試波形以及何時檢測被測IC(DUT：Device Under Test)的輸出信號是否符合指標(biāo)，由于是電腦程序控制，我們可以將所有的測試項目依序排列，在很短的時間內(nèi)完成測試。試想有一顆待測的CPU管芯，要測完所有的指令與功能、芯片的工作電壓范圍、運算速度，只需幾秒鐘的測試時間，這全都有賴于先進自動測試系統(tǒng)的作用。

現(xiàn)在的晶圓越做越大，以一批25片晶圓為例，每片包含400只管芯，每只測試用時4秒鐘，測完一批約需十多個小時，如果沒有快速的測試設(shè)備，是無法消化晶圓廠產(chǎn)出的晶片的。

自動測試設(shè)備ATE的測試品質(zhì)

自動測試設(shè)備ATE的另一個要素就是儀器的指標(biāo)是否能夠符合被測IC的要求，尤其對于最新的半導(dǎo)體產(chǎn)品而言，無論是工作速率、頻寬、電源分辨率，還是功能復(fù)雜度都不斷提升，相對地對自動測試系統(tǒng)ATE指標(biāo)的要求也越趨嚴格。以測試CPU為例，邏輯向量速率需大于GHz，準(zhǔn)確度要小于納秒(ns)，而先進的USB2.0、PCI-express更要求測試系統(tǒng)能夠產(chǎn)生精確的差分邏輯信號，語音信號的分辨率必須小于毫伏，其它，如視訊、通訊或微波類產(chǎn)品，對于信號的品質(zhì)都有不同尺度的要求。

除了信號品質(zhì)外，另一挑戰(zhàn)就是接口技術(shù)。在測試系統(tǒng)里探針臺與機械手主要的工作是將被測的管芯或封裝完成的IC，一顆顆地送到被測IC接口板的固定引腳處，而每一引腳再藉由電路板的連線連接到測試機內(nèi)的儀器。信號在接口板上傳輸會衰減，或受阻抗匹配影響而造成波形失真，或由于接地不良造成干擾等，會影響到被測物的輸入與輸出并造成誤測，這是我們不愿看到的。

量產(chǎn)測試環(huán)境

半導(dǎo)體IC測試廠就是以構(gòu)建量產(chǎn)測試環(huán)境為主，從進貨檢測開始，安排測試機臺、測試機的設(shè)置、一致性檢驗、生產(chǎn)過程中的異常處理機制、測完后的分級處理、測試資料的收集，以及后序流程的檢測烘烤、包裝、出貨等，每一步驟都希望采用生產(chǎn)線的自動化以減少人為的錯誤。本文將以測試機的生產(chǎn)自動化為主，提出數(shù)項改進建議以供參考。

機臺生產(chǎn)監(jiān)控器

要想提高測試系統(tǒng)的產(chǎn)能利用率，就安裝一個生產(chǎn)監(jiān)控器。在過去記錄大多為人工方式，粗略記錄生產(chǎn)時間、異常時間、設(shè)置時間等；而先進的測試廠，已經(jīng)能夠通過生產(chǎn)自動化，在每一臺測試系統(tǒng)上安裝一個生產(chǎn)監(jiān)控軟件，如OEE advisor，用來記錄每一個細微的動作，如記錄每批貨的載入時間、機器設(shè)置時間、測試程序裝入時間、一致性檢驗時間、生產(chǎn)開始時間、生產(chǎn)完成時間、結(jié)賬時間等等，甚至于每顆IC的測試時間、分級時間，通過網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)接，可以在生產(chǎn)異常時自動報警，甚至發(fā)送e-mail或短信息通知負責(zé)工程師，而主管則可在辦公室通過網(wǎng)絡(luò)實時了解生產(chǎn)線上每一臺系統(tǒng)的生產(chǎn)狀況。

自動程序載入器

在過去，測試程序版本、機器配置、機器操作系統(tǒng)版本、機器準(zhǔn)用的管理，常常困擾生產(chǎn)線，造成機器設(shè)置失敗而無法生產(chǎn)，或雖可生產(chǎn)，但由于用錯了程序版本，造成客戶退貨而整批重測的現(xiàn)象。在先進的測試廠里，已能夠做到在程序服務(wù)器上統(tǒng)一管理測試程序，由系統(tǒng)來管理哪一批貨對應(yīng)哪個程序，而線上的操作員只要在測試機上輸入貨批代碼，系統(tǒng)會找到正確的測試程序，并自動檢查測試系統(tǒng)的硬件配置、系統(tǒng)程序版本，甚至檢查系統(tǒng)是否已經(jīng)通過校準(zhǔn)而允許生產(chǎn)等，最后才將測試程序載入系統(tǒng)，等待下一步的一致性檢驗。

一致性檢驗系統(tǒng)

生產(chǎn)前的一致性檢驗，一直作為判斷測試系統(tǒng)的安裝狀況可否用來繼續(xù)生產(chǎn)的準(zhǔn)則。生產(chǎn)線上的工程師，常被要求采集標(biāo)準(zhǔn)樣品的測試數(shù)據(jù)與先前測過的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)做一一比對，這樣做較費時并且不易分辨細微的區(qū)別。現(xiàn)在較先進的做法是由電腦直接選取標(biāo)準(zhǔn)樣品，再到測試系統(tǒng)上執(zhí)行測試，測試機自動收集測試數(shù)據(jù)，與服務(wù)器