半导体芯片测试数据传输方法的研究

半导体芯片测试数据传输方法的研究

张立莉

（中芯国际集成电路制造（天津）有限公司，天津300385）

摘要：通过对半导体芯片测试数据系统的基本架构描述,研究了半导体芯片测试数据传输的过程及方法,为生产企业提供了技术支持。

关键词：半导体芯片；文件传输；芯片测试

一、半导体产业慨况

半导体产业的发展水平是一个国家现代经济与高科技力量的重要象征，它对科技与经济发展的推动力量主要体现在：一是高科技龙头产业。信息产业是中国大陆的第一产业。在信息产业中，半导体电子处于核心地位，半导体芯片一元的产值会带动相关信息电子产业十元的增长，是高科技的核心支柱产业及附加值最高的制造业。二是产业覆盖面广。电子产业领域涵盖通讯、计算机、机电光电、家电、汽车、航空航天等关联行业，这些行业的发展和技术进步都日益离不开半导体产业的支持。三是能源消耗量少。电子产业是能耗低、占地少、资源型、环保型产业，推动社会大众化产品向体积小、耗能少转变。四是带动社会就业新发展。电子工业将提供大量技术人员及技术工人的就业率，并数倍带动关联产业人员就业。五是高赢利产业。美国股市对半导体、房地产与汽车制造三个工业行业的指数进行比较，市盈率分别为49％、37％和14％；投资回报率分别为15％、2．6％和3．7％。半导体工业的赢利能力和投资回报率远高于汽车和房地产等传统行业(数据来源：ETradeFainancial)。六是带动产业升级换代。中国大陆三资企业电子产品的销售收入、利润和出口占行业总量的比重分别为77．1％、77．9％和85．8％。目前，大陆巨大的电子信息产业主要依靠的是低附加值的家电产品及对国外品牌的加工／代工，本国半导体产业的发展与技术水平的提升，将迅速推动我国产业升级换代，向科技型与创新型国家转变。

二、半导体芯片测试的要求

要求网络系统具有一定的稳定性,这与对文件系统的要求一样,应用程序的共享和数据文件的实时或周期性传输都是基于稳定的网络状态,不够好的网络状态会导致数据文件的丢失,严重时则会导致生产线停止作业,而对于高成本的半导体行业来说,时间也是昂贵的成本。由于企业规模和操作方式不同,数据分享和传输也会有所不同,但是万变不离其宗,基于Unix/LINUX的企业数据文件系统看重的是数据管理的可靠、稳定、安全和高效。总之,在半导体芯片测试的过程中,优异可靠的计算机系统性能会以稳定的数据文件系统和高效可靠的数据传输系统节省传输时间,避免任何原因引起的应用程序运行错误和数据文件传输错误,与此同时还要在技术允许的范围内降低硬件成本从而降低企业的生产成本。

三、半导体芯片测试数据传输的分析与实现

由于芯片制作工序的差异,芯片产品测试程序也不尽相同,芯片产品对各种测试也都会有一定的要求,比如测试次数上的限制等。此外由于企业对产量的客观要求,半导体芯片测试产生的数据可以说是海量的,数据量大不仅体现在“健康报告”的总量上,还体现在它们对于计算机网络系统的压力上,比如多用户对服务器高频率的读写、测试程序和应用程序的共享、大型跨国半导体企业里通常的数据交互和海量数据的远程传输等。数据是制造业的基础,半导体芯片生产更是这样,芯片制造者要根据数据判断芯片的质量,可以及时分析制成过程和制成环境对芯片的影响,做出及时调整;芯片设计者要根据采集到的大量数据来分析缺陷,从而对设计进行更为重要的优化调整。芯片测试数据的保存和传输、采集是通过高效、高可靠性的计算机数据系统和网络系统来实现的。

1.半导体芯片测试数据系统的基本架构。测试数据系统的基本架构选择有两种,一种是只有Unix工作站,也就是说数据会保存在Unix工作站上;另一种是Unix工作站与WindowsPC都需要,也就是数据会和两种系统均有接触,如图1所示。Unix工作站和WindowsPC间可以通过服务器协议、NFS实现数据的共享和交互。目前,比较主流的Unix工作站有IBMAIX、CompaqUNIX、HP-UX、SCOUnixWare、SUNSolaris等,工程师可以使用Shell、Perl等编程语言在工作站上开发各种应用程序,用以对数据文件进行理想的监控、过滤或清理等。为了让Windows和Unix计算机相集成,在Unix计算机中安装支持SMB/CIFS协议的软件,这样Windows客户就不需要更改设置,能如同使用WindowsNT服务器一样,使用Unix计算机上的资源了。实践证明,无论是Unix工作站还是Unix工作站与WindowsPC结合使用,它们的机器状况和网络状况会影响半导体芯片的测试时间,这也是测试工程师和系统管理员要关心和解决的问题。

2.半导体芯片数据的测试方法。半导体芯片测试生产线通常是很多台测试机并行工作产生数据文件,工作站会根据应用程序的要求随时访问网络资源或者存储资源,也可能是多用户同时对共享资源进行访问,于是会需要文件服务器。文件服务器(FileServer)是用来在企业局域网中让所有用户都可以访问的文件存储设备,它不仅要存储数据文件还要在用户请求和改变文件时管理这些文件并保持这些文件的顺序。文件服务器需要处理多用户发出的请求,这些请求也可能会同时到达;文件服务器包括处理器和控制软件以及用于存储文件的磁盘。对于芯片测试生产来说,可以根据企业的具体需求集散数据文件、保存日志文件或备份文件等。文件服务器常常是一台专门用来管理共享文件的、有大硬盘的计算机,它通过专有的应用程序,利用Telnet和FTP等网络传输手段实现文件的转移,将数据文件传到需要接收文件的计算机上。多台工作站的使用就意味着多台工作站的安装、配置,如果有上百台的计算机,就不仅有大量的重复工作,而且从整体来讲会浪费很多空间,是对企业人力资源和物质资源的浪费;此外,各种应用程序的编写和维护也都会越来越复杂。应用程序服务器(ApplicationServer)的应用就是用来解决这些问题的,我们只需把一些应用程序放在应用程序服务器上面,而不是放在每一台工作站上,这样做会有助于以有组织、有效率的方式共享应用程序,使应用程序更容易管理和维护。芯片测试中使用的共享应用程序可能需要升级或是打补丁等,如果是安装在每一工作站上,那么即便一个小小的改动也需要在每一工作站上操作一次,这样不仅是精力的浪费,也是不容易管理、容易出现错误的。

3.数据文件的存放。在芯片测试过程中或测试结束后,测试结果会以文件的形式保存到计算机中,不同的企业可能会开发不同构成的文件,但目的都是要记录产品信息、测试项目和结果的信息,以便分析。测试是通过专有的测试机完成的,数据文件保存在相应的工作站里。半导体芯片测试产生的数据文件需要一定的保存期限,既便于工程师在必要时查看数据,又不会让存储设备被越来越多的数据文件占满。存储设备(Storage)具有数据移动和强大的备份、恢复功能,可实现简化管理和高级保护的集成功能,能够经济、高效地满足企业对管理保护和存储文件等方面越来越苛刻的要求。有时企业也可以选用磁盘阵列(DiskArray),即把多个磁盘组成一个阵列,当作单一磁盘使用,它将数据以分段的方式存储在不同的磁盘中,存取数据时,阵列中的相关磁盘一起动作,减少数据的存取时间,同时有更佳的空间利用率。

电子产业的飞速发展对半导体芯片的数量及制造工艺提出了更高的要求,半导体芯片测试数据传输的方法能更好地控制和保证芯片的质量,为企业提供重要的技术参考,从而推动电子科技产业的发展。

参考文献

[1]李丽.快速测试方案在半导体测试中的应用[J].半导体技术,2015,32(5):26-32.

[2]诸瑞.半导体测试:不可或缺的一环[N].中国电子报,2015-11-05(2).