RITdb简化了复杂的测试，并支持新的测试平台分析
对更多更好的测试数据的需求正在推动一项重大的标准制定工作，为多年来数据格式最重大的变化之一铺平了道路。
这种转变是有充分理由的。来自设备测试的数据正在成为关于限制和流程的测试程序决策的关键元素。从汽车和医疗部件到服务器或智能手机中使用的处理器等复杂的异构设备，都是如此。越来越多的人期望所有这些设备都能在更长的时间内完美地工作，对于汽车、工业和医疗应用来说，这可能会超过十年。
测试和数据分析供应商已经开发了各种不同的方法来确保质量，从涉及动态部件平均测试(DPAT)的异常值检测技术到整个芯片生命周期内的片上监控。如今的大问题在于数据本身。使用标准测试数据格式(STDF)实现复杂的测试过程变得难以操作。来自太多来源的数据太多了。
这就是为什么SEMI及其成员公司正在开发丰富的交互式测试数据库(RITdb)，旨在减轻测试工程师和测试操作的负担的测试数据标准。RITdb是SEMI半导体测试合作联盟(CAST) RITdb工作组的工作，重点关注现代设备和当代测试过程所需的测试数据和测试过程的范围。他们的努力将在今年晚些时候进行投票。
“RITdb在处理多个数据源方面有很大的灵活性，”Roos Instruments首席执行官兼RITdb工作组联合主席Mark Roos说。“这为我们今天处理复杂产品提供了灵活性。”
它还为设备提供了另一个检查点。Teradyne战略营销人员Deepak Sood表示:“STDF代表了数据的静态视图，对于测试完成后的分析非常有用。”“随着工业4.0推动自动化程度的提高，实时反馈和分析的需求将推动以不同的方式访问生成的测试数据。”
为了支持测试操作，工作组为测试单元组件产生的任何数据定义了流协议。这提供了关于测试过程的元数据，测试工厂可以使用这些数据来实现智能制造。
SEMI战略计划高级经理Paul Trio表示:“RITdb为整个IC制造过程中的数据共享和数据消费建立了标准化方法，从晶圆厂到最终用户，再回到整个生态系统。“RITdb支持自适应测试，并解决内部和外部设施和利益相关者之间数据共享的挑战。”
RITdb通过包括测试单元组件数据的测试元数据来促进测试层的数据分析，其中至少包括测试器、处理程序、软件应用程序和板。
图1:测试单元组件。资料来源:RITdb工作队
对于测试车间来说，将所有测试单元数据集成到工厂操作中基本上相当于最后一英里的连接。
“就系统而言，测试层相对来说是不同的，”德克·德·弗里斯(Dirk de Vries)表示Synopsys对此．“不同的供应商使用不同的协议和格式。RITdb确实可以在这方面实现根本性的飞跃，而不是现有系统的进化。”
智能制造有望通过物联网框架内的数据共享，有效地管理多样化的工厂空间。支持者说RITdb可以提供STDF不能提供的东西，从而实现更智能的测试过程。
STDF没油了
关于STDF的抱怨分为三个常见的领域——有限的标准记录，在文件编写之前无法对测试数据采取行动，以及缺乏关于测试过程的信息。工程师们已经为这些限制开发了变通办法，但它们很麻烦，而且是定制的。这反过来又产生了可维护性、可读性和可追溯性方面的问题。
“作为一个容器，STDF是不够的。它没有足够的信息了。它没有捕捉程序中正在发生的事情所需的结构，”德州仪器公司技术人员高级成员、RITdb工作组联合主席Stacy Ajouri说。
以5G射频设备为例。Roos说:“我们进行高性能射频测量，这些测量以复数形式出现，包括实数和虚数。”“STDF不支持这些。在射频中，对频率进行扫描是很常见的。STDF不太支持扫荡的概念。当我们把东西放入STDF时，我们失去了很多丰富的数据。”
即使使用芯片ID这样简单的东西，这一点也很明显。Cohu半导体测试组的产品专家Ian Harrison说:“在STDF中没有一个地方可以很容易地在每个设备上放置一个24个字母数字字符的die ID，而不是在通用数据记录中发明一些不兼容不同人的数据分析工具的东西。”
为了处理STDF中没有考虑到的数据类型，工程师使用通用数据记录(GDR)。他们还在民主德国倾销测试条件。虽然工程师可以存储他们想要的任何数据，但对于如何存储相同的数据，工程师和产品之间是不同的。
“你想要一个容器，它不关心你在测试什么，只关心你能提供结构，并能在未来传递它，”Roos说。“这就是为什么RITdb是基于数据库技术的，SQLite．”
关键的优势是可访问性。“使用SQLite，任何人都可以使用SQLite浏览器等开源工具访问数据，”Ajouri解释道。“对查询有一点了解，就可以读取文件并查看其中的内容。STDF不能轻易做到这一点，因为它是一种带有专有工具的自定义二进制格式。”
从技术上讲，工程师不能访问STDF文件，直到吃了已完成晶圆或大量单元的测试。然而，在测试过程中，有很多原因会让你想知道每个模具/单元的测试结果。工程师们在获得访问权方面一直很有创造力。
独立ATE软件供应商Ric Dokken说:“按照设计，STDF通常在文件关闭后被推送。”当测试人员写入STDF文件时，有可能有一个本地守护进程在写入文件的同时读取该文件。
自适应测试
然而，这只着眼于生成的数据。为了启用一些自适应测试方法，工程师需要从以前的测试步骤或历史记录中导入数据。
“对我们来说，自适应测试更多的是关于你如何与测试程序交互，测试器上有什么可用的数据，以及如何访问它，”Andre van de Geijn, at的业务开发经理YieldHub．“RITdb可能会提供一个框架来实现这一点。通过一种简单的方式访问数据，自适应测试可能会更容易。”
今天，每个数据分析公司在测试单元中都有一个守护进程。van de Geijn说:“最大的问题是，对于每个测试人员，测试人员上的每个操作系统版本(有更大的更新)，你都有新的方法，你需要为这些方法编写一个代理来完成这些事情。”通过流数据，RITdb消除了对定制解决方案的需求。
并不是每个公司都有进程提取数据。“我们的一些客户每隔几台设备就会关闭STDF文件，并发送STDF中的一段数据。但这样就破坏了所有的可追溯性，”Cohu的Harrison说道。“如果你把数据分解成很多小块，那么把它们组合在一起，不丢失一点，就会影响大量数据的数据完整性。”
如今，可以将元数据与来自STDF文件的测试结果数据结合起来，但这也很麻烦，而且容易出错。
PEER Group高级软件开发人员Albert Fuchigami说:“如果您的遗留系统只产生STDF文件，并且还通过SECS/GEM将数据发送到MES(制造执行系统)，在某些时候，两个数据源需要合并。”“RITdb可以让你从测试单元中获取所有信息，所以我不必合并数据，也不必担心如果与MES的连接断开会丢失数据。管理和提取要简单得多。”
实现一致性和灵活性
自定义STDF gdr由每个测试工程师为他们的产品创建，为每个测试程序增加了大量工作。RITdb允许ATE供应商支持一种数据日志格式，客户可以在其中定义所有细节，从而消除了大部分工作。数据分析消费者可以移植到他们选择的数据结构。
RITdb标准定义了工程师如何将包含序列(时间)、entityID、indexID、名称、值和value2的6列存储为数据库条目。这提供了一种灵活且标准化的格式。
图2:RITdb数据格式。资料来源:RITdb工作队
“通过所有这些自适应测试和调整等，我们有了一个二维表面。它实际上是描述测试和每个部分。现在每个部分都略有不同。”鲁斯说道。“使用RITdb，我们可以将自适应数据与其他所有数据一起放在数据日志中。所以这是一个一致的容器。我们可以有条件。我们可以有自适应信息。这些都是STDF无法支持的。”
为了满足双向实时访问的需要，RITdb编写了一个流数据协议MQTT是一种开源的、基于消息的通信协议。包括实时数据，如流数据，为工厂管理提供了机会。事实上，还有另一个SEMI标准，半导体测试事件消息，它也可以传输数据，目前正在进行投票过程。
Teradyne正在与RITdb和TEMS等多种数据传输技术合作。所有的转移方案都建立在一套通信标准之上，这些标准在历史上适用于测试人员和测试楼层管理系统。”“例如，我们与客户合作，使用TEMS提供实时测试数据。TEMS已经部署在我们一些已经开始走上工业4.0道路的客户身上。”
流数据简化了数据访问机制。de Vries指出:“一个好处是避免在一个ATE上运行多个守护进程。“在一个流中发布数据的想法，真正使多个不同的数据消费者满意，而不会给ATE供应商带来许多专有协议的负担。”
数据流有两种方式，这意味着您可以将数据注入到测试过程中。“RITdb不仅可以作为输出，还可以作为一些自适应控制测试程序的输入。因为真的没有标准格式将外部数据输入到测试程序中，”PDF solutions的高级解决方案总监Keith Arnold说。“这是RITdb真正可以提供帮助的领域，因为它在结构上很灵活。”
通过向测试单元注入数据，该标准解决了数据完整性和安全性问题。“完整性的挑战在于，你必须确保将正确的数据传输到所需的测试单元。我们通过确保RITdb中准确和可信的数据来源来解决这一问题，”Ajouri说。“我们希望对数据来源有信心，即数据来自哪里，来自谁。”
这不仅仅是从不同来源收集数据的问题。对于当前的系统，合并来自多个来源的测试单元数据用于分析仍然很困难。要有效地利用多个数据源，需要对齐。使用遗留系统，每个测试单元组件可以向MES报告。她说，通过物联网架构，经纪人可以在本地管理数据流。
图3:RITdb的数据流。资料来源:RITdb工作队
“归根结底，这是接收数据、处理数据以及对数据采取行动的问题。当需要加载来自物联网的数据时，就需要交付。”van de Geijn说。“使用包括测试结果和物联网数据在内的RITdb以统一的方式获取数据，这更像是一种进化，而不是革命。”
分析可能性和效率改进
在结合测试过程数据和测试结果数据时，RITdb提供了新的分析可能性，并使当前过程更有效。
哈里森说:“用户将利用这些流数据发明新的、有创意的东西。”他指出，这将超越明显的适应性测试。“人们想要产量警报，他们想要校准状态，他们想要配置监控。他们想知道一个板子是否从测试器中取出，而另一块板子放入。所有这些都是通过测试过程的数据实现的。”
Ajouri表示同意。她说:“智能制造意味着我将这些数据与工厂中的其他信息一起，自主地做出决定，要么回到流程中，要么向前。”“我可以改进我的计划和产量。我可以用它来进行规定性维护，这意味着我可以在某些东西出现故障并导致产量损失之前确定什么时候应该进行维护。”
测试元数据有很多来源。这一点在测试器和被测设备之间的硬件接口的探测卡和加载板上很明显。接触器随着时间的推移会退化，需要维护。这种情况下的数据量正在显著增长，但是今天这些数据并没有连接到测试过程。
“需要测试的互连数量正变得越来越多，”中兴通讯产品营销总监Alan Liao表示形状因子．“对于SoC，我们曾经有大约10K的引脚数。现在他们的针数达到了3万。我们一直在测试一些集成了多个ic的芯片，一个芯片的引脚数就达到了60K。所以探测器所需要的探测力与探测器所能承受的力相比，变得非常具有挑战性。”
问题是探测器需要足够的压力才能接触，但考虑到所有这些高级节点上开发的功能都很脆弱，一个微小的错误就会造成广泛的破坏。
廖解释说:“如果力量不够，你可能无法获得稳定的接触。”“如果它太高，那么所有的凸起都会坍塌。我们正在寻找先进的MEMS工艺在我们的工厂，以生产探针的这些功能。这很有挑战性，但从探测卡的角度来看，我们现在还可以。然而，如果我们继续朝这个方向发展，那么可能就需要新的材料和新的工艺。”
这类问题在整个测试行业中不断出现，所有这些都产生了更多的数据。Ajouri说:“通过查看我们和供应商之间的接口，我们可以获得董事会返回的数据，并将其与我们所在楼层的情况联系起来。”“为了开始这一过程，我们将RITdb集成到我们的电路板车间活动中。最终，我们将把电路板车间活动与我们在地板上收集的数据集成在一起。这样我们就可以在坏板影响成品率之前识别出来，或者识别出不断进出车间的问题板。”
流测试结果可以检测问题或数据趋势，并根据它们采取行动。“对我们来说，一次典型的测试需要5到6个小时。在这段时间里，会发生一些事情，比如插座故障或产量变得零星。今天，在测试运行完成之前，我们没有任何办法知道。”“通过RITdb流数据，我们的客户可以观看数据，并制定规则来检测这些不良事件，并停止测试以采取纠正措施。”
在这里，时间至关重要。“实时数据可以用于在测试器上进行实时分析。考虑在测试器上运行像DPAT这样的方法进行最终测试。RITdb有一个可以直接访问的结构，可以很容易地快速找到数据，”van de Geijn说。
Synopsys的de Vries指出，对于提高整体设备效率(OEE)，非常需要有关测试时间的元数据。工程师通过减少测试时间来提高OEE而不降低质量。RITdb比STDF能更好地洞察测试时间。
过渡到RITdb
大多数ATE供应商都积极参与了RITdb的开发，有些已经内置了RITdb支持。对于数据分析平台来说，将其纳入其中并不存在重大障碍。
但是从STDF到RITdb不会立即发生。那么，是什么推动了这一举措?
阿诺德说:“你将会看到，对于那些需要复杂程序和复杂数据收集的复杂设备的人来说，RITdb的采用率将会更高。”
这在通信芯片等领域尤为重要。“5G产品将推动这一标准的早期采用，因为部分要复杂得多，”鲁斯说。“为了达到质量/可靠性目标，需要更多的数据。所以测试工程师面临的问题是，‘我是自己动手做呢，还是遵循这个标准?’我们现在是时候为那些做决定的人制定标准了。”
设备的复杂性并不是从STDF和SECS/GEM迁移到RITdb的唯一驱动因素。无法利用测试车间的新功能将激励工厂经理。
“标准带来了新技术和新好处。工厂将看到将所有数据放在同一个容器中的价值，因此没有人需要担心合并来自不同来源的数据，而且它始终是可访问的，”PEER Group的Fuchigami说。
“这只是今天测试细胞的性质，”Ajouri说。“有些是遗产。但新测试细胞的复杂性与10年前不同。我现在看到的是，我们正在考虑实现一个新的测试单元，他们试图将其实现到现有的基础设施中。我认为这真的不是最优的，因为你想要适应你已经拥有的，而它不会是你想象中的好处。如果你想深入了解细节，你就需要一个不同的系统。”
“获取实时测试数据并对其进行操作的需求将推动向RITdb的转变。这将分两个阶段发生。第一阶段将类似于今天的STDF，客户将开发RITdb数据进口商，”Sood说。“第二阶段将花费更长的时间，是为本地RITdb开发MES基础设施。客户需要更好地管理其车队的使用，这将加速从第一阶段到第二阶段的过渡。”
结论
RITdb将在今年年底通过SEMI投票程序。活跃的选票可在SEMI网站上公开获取。只有SEMI标准的成员可以投票，但会员资格是免费的。有关最新信息，请检查LinkedIn集团．
RITdb具有良好标准的特征。测试过程中的所有涉众都能从中受益。它可以支持当前的方法，立即支持改进，并支持新的流程。最后，它有一个开放的框架，可以以安全的方式共享一致的设备和元测试数据。
“制定标准的重要部分在于它能从参与中获益。多年来，各成员国的意见导致了方向上的重大变化。”“为了解决正在执行非常复杂的测试的情况，我们必须确保我们能够处理他们所做事情的复杂性。”
SQlite中的RITdb数据容器将促进测试工程，以支持细化的测试数据分析和相关操作。RITdb的流媒体规范使测试工厂能够转向智能制造解决方案。
“RITdB设计巧妙而优雅，”ATE供应商Dokken说。“数据消费者并不关心数据来自哪里，但他们能够理解如何处理所有数据。它可以来自同一个来源，也可以来自不同的来源。数据可以存储在定义更好的结构中，也可以存储在可索引的数据库表中。你知道，现在有人可以读5年，这绝对是进步。”
其他人也同意。“我们这么多年来一直专注于，让我们以STDF或其他格式获取设备的数据。现在，关于测试过程的数据变得同样重要，我们都需要找到正确的方法来使用它，”Cohu的Harrison说。“对于工业4.0的到来，他们需要更及时的数据，而且数据集需要更丰富。RITdb可以做到这一切。”
最后，标准代表了工程师解决问题的一套有效、经济和有效的工具。RITdb为测试提供了一个新的工具箱。
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