芯片制造和测试数据分析在半导体行业的重要性

芯片制造和测试数据分析在半导体行业的重要性

设计、制造和测试集成电路 （IC） 的过程复杂、广泛且昂贵，尤其是当 IC 设计本身变得更大、更复杂时。

芯片制造和测试过程产生的数据量是巨大的，压倒性的，以至于变得毫无用处，除非有一种有效的方法来收集和分析它。与其他数据密集型流程一样，需要适当的大数据分析工具来帮助产品工程师收集数据、对齐数据、排序数据、理解数据，并提供有意义且可操作的见解，以确定问题的根本原因并提出解决方案的纠正措施。

及时访问芯片数据对于管理半导体行业的关键成功因素至关重要：产品质量和良率、运营效率和上市时间。请继续阅读，了解工程师正在利用的数据类型、市场上当前工具的局限性以及支持半导体行业的全新 Synopsys 数据分析解决方案。

芯片制造和测试数据的海啸

在标准的制造过程中，芯片要经过严格的制造和测试阶段。该过程的每个阶段都有可能挖掘有价值的信息，这些信息可以防止任何受损的芯片经历整个过程。及早发现问题不仅可以在制造和测试过程中节省资金，还有助于防止将有缺陷的产品运送给客户，并可能导致使用过程中的灾难性故障。

制造测试的第一阶段之一，晶圆验收测试（WAT），发生在晶圆在代工厂生产晶圆之后，然后进行冲击测试。在凸块测试阶段，焊球（凸块）在代工厂连接到芯片 I/O 焊盘上。接下来是晶圆分类（WS），组装（ASSY），最终测试（FT）和系统级测试（SLT）。

WS阶段是通常由外包半导体组装和测试（OSAT）供应商完成的测试，OSAT供应商是一家第三方公司，负责在测试仪上将无晶圆厂公司（芯片开发商）提供的参数测试应用于晶圆。在此阶段，可能会运行数千个测试，具体取决于测试的复杂程度。然后将晶圆切成单独的芯片，并在ASSY阶段放入封装中。FT 和 SLT 可以包含许多在 WS 期间执行的相同测试，但通常也包含其他测试。

从历史上看，WAT、WS 和 FT 是无晶圆厂公司积极寻求分析的最常见数据源，主要是因为这些是数据分析解决方案关注或知道如何处理的数据源。今天仍然有些正确。然而，BUMP、ASSY和SLT数据对于了解芯片的完整历史非常重要，并且在发现以前因不分析这些数据而掩盖的问题时可能是无价的。一个好的数据分析解决方案应该能够收集和分析来自每个主要测试阶段的所有数据。

一个简单的经验法则是，在制造过程中，芯片测试失败的后期，由于在早期测试阶段浪费了测试人员的时间，现在浪费了昂贵的包装，最终导致无法销售这些失败芯片的收入损失，因此成本就越高。因此，尽早识别有缺陷的芯片对于开发芯片的公司的财务状况至关重要。这只能通过访问和查看所有数据来实现。

芯片数据管理和可追溯性需求

当问题在任何这些测试阶段出现时，至关重要的是工程师能够追溯根本原因，以确定问题是否特定于某个晶圆或在特定时间段内制造的每个晶圆。

追溯以查看制造过程早期阶段是否存在可以预测后期阶段（例如ASSY，FT或SLT）遇到的故障的测试参数或晶圆厂工艺条件的过程称为向后馈送数据。为了正确执行这种可追溯性，该工具需要能够与每个芯片上运行的每次测试相关联。这要求芯片包含嵌入式芯片 ID （ECID）。

对齐数据也很重要。这是跟踪每个芯片来自哪个晶圆以及该晶圆来自哪个批次的过程;通常，一个批次有25个晶圆。最后，当以不同的单位（考虑伏特与毫伏）进行测试时，需要在分析之前对数据进行归一化。

工程师花费 80% 的时间进行数据管理（例如，搜索、对齐、规范化和过滤数据集），而只有 10% 到 20% 的数据被使用过。需要有一种更有效和更有成效的方式。

推出下一代芯片分析解决方案：SiliconDash

为了显著减少准备大量可用数据的时间（更不用说分析和得出有意义的结论），工程师需要大数据工具来帮助他们。这就是SiliconDash的用武之地。

SiliconDash 是一款适用于无晶圆厂公司、IDM、OSAT 和代工厂的大批量半导体芯片数据分析解决方案。它为高管、经理、产品工程师、测试工程师、质量工程师、维护工程师、设备工程师、良率工程师和测试操作员提供全面的、端到端的、实时的 IC 和多芯片模块 （MCM） 产品的制造和测试操作控制。

SiliconDash可用于改善产量管理，质量管理和吞吐量管理。用户会看到包含该工具找到的自动结果的标准仪表板。用户还可以轻松创建自己的自定义仪表板，例如公司红绿灯仪表板、供应商仪表板、设备仪表板、技术仪表板等，这些仪表板映射到他们自己的产量和质量标准。

此外，对整个制造链的所有传入数据提供近乎实时的系统化和全自动数据准备和分析，这些数据来自地理上分散的制造和测试操作中的大容量数据流。

这一切都与数据洞察和纠正措施有关

SiliconDash使用强大的算法来近乎实时地分析芯片数据。这些分析可以在称为“见解”的仪表板和报告中找到，这些仪表板和报告是自动生成的，并立即开箱即用。

这些见解是完全自动化的，不需要用户设置、配置或培训 - 这是行业首创。它们突出显示了关键的兴趣点，使您能够在几分钟内快速分析、分类和确定问题的根本原因。

假设 OSAT 测试楼层上的探针卡有问题。SiliconDash将识别此问题，并自动生成一封电子邮件发送给产品线上的特定工程师，指定该特定探针卡所在的特定测试仪，并导致产量低下。这允许工程师调查并停止该测试仪（如有必要），或者在继续制造测试过程时暂时禁用该探针卡。或者，如果SiliconDash已被授予对制造执行系统（MES）的访问权限，它可以自动关闭关键应用的测试仪，直到问题得到解决。

SiliconDash提供40多种开箱即用的见解;下图显示了五个比较受欢迎的见解。例如，分布尾部图显示有多少模具未达到测试下限并影响整体良率。用户可以进行实时仿真，只需单击并向左拖动测试下限即可确定可以获得多少产量。

如前所述，WAT-WS 相关性图表使用相关性模拟 SiliconDash 中可追溯性的强大功能，允许工程师检测可以预测下游问题的上游参数，例如芯片在 FT 中失效。通过在 WAT 或 WS 测试阶段及早发现这些问题，可以节省大量成本并提高生产率。生产力不仅在于快速缩短工程调试时间以找到问题的根源，还在于随着问题的快速识别和解决，产品的整体生产爬坡时间得以改善。

Synopsys的客户Marvell Technology， Inc.最近在其制造测试过程中实施了SiliconDash，并在第一季度拥有超过100名用户。Marvell体验到了以下好处：

最终，最终用户在评估市场上的不同工具时，应考虑数据分析解决方案在识别和解决问题方面的速度和精确程度。SiliconDash是市场上唯一一款无需工程师干预即可对发现的关键兴趣点和问题提供全面洞察的解决方案：无需对数据集进行特殊排序、查询或手动操作。最后，从所有不同的制造测试阶段立即接收和分析测试数据的能力，以及交叉分析和关联数据以将纠正措施反馈到制造链中的能力也是关键。

审核编辑：郭婷