为什么数据格式会减缓芯片制造的进程

标准测试数据格式(STDF)是一种用于从自动化测试设备中提取测试结果数据的主力数据格式，在35年后正在失去动力。它无法跟上在各种半导体制造工艺中由更多传感器产生的数据的爆炸性增长。

STDF最初是由Teradyne在1985年开发的，它是一种二进制格式，可以翻译成ASCII或其他格式。多年来，它一直在发展，但随着各种公司开发出自己的定制风格的STDF，它也出现了分裂。这使得该标准远不如标准。

泰瑞丹给了SEMI经营许可证STDF作为2010年的标准。SEMI定义了一个内存故障数据记录标准(半G91)，但它在2019年解散了STDF工作组，转而追求一种更有效、更灵活的标准，具有类似物联网的功能，可以实现实时可见性的自适应测试。

这很重要，有几个原因。首先，先进的芯片和封装被用于安全和关键任务应用，利用数据防止现场故障是至关重要的。其次，与过去相比，许多设计都更加个性化，当时一个SoC经过微调和广泛测试，然后生产数十亿个单元。目前大多数细分市场的销量都要小得多，能够适应围绕各种包装选项和布局的测试是至关重要的。

这就是丰富的交互式测试数据库(RITdb)很适合。这是取代STDF的下一个标准。SEMI集团CAST正在借鉴物联网开发RITdb。新标准将有一个SQL数据库和MQTT消息传递，这意味着数据可以来回移动到服务器。团队中有更多的人可以在制造过程中实时查看数据，并在芯片制造过程中进行更改，但由于芯片上有一个电子ID，元数据将保持一致。

当然，这一切都不会在一夜之间发生。“这个行业发展相当缓慢。事情不会经常改变，”公司解决方案高级总监基思·阿诺德说PDF的解决方案．“我怀疑STDF可能还会存在很长一段时间，因为它无处不在。到处都是。”

人为因素
就像任何事情一样，人们会把事情搞砸。STDF是笨拙和有限的-它的结构留下了很多解释。“我们发现STDF最大的问题之一是，几乎每个客户使用的字段都不一样，”Arnold说。“尽管这是一个标准，但没有什么能限制用户输入他们想要的任何东西。这可能很简单，因为操作人员必须手动输入，所以有人会拼写错误。”

这在很大程度上是由于测试人员如何与制造执行系统(MES)进行接口，MES是制造中用于记录产品制造阶段的计算机化系统。正确的联想很重要。这需要收集数据并清理数据。由于所有的个人记录风格和测试技巧，数据清理过程是迭代的。

阿诺德说:“你只需要看看数据，试着根据经验，知道‘好吧，我认为这是什么——他们的意思是什么，即使他们在错误的领域做了研究。“我想这就是他们的意思。这需要以前真正做过的人。我们经历了一个相当漫长的整合过程——这就是我们进行映射的地方。它是迭代的。然后它会随着时间而变化，这就产生了更有趣的问题。”

以下是Arnold所描述的迭代过程:

“对于工程师或制造商，我们可能会看到数据，我们说，‘我认为这就是你的意思。’然后我们做了一些事情，他们说，‘不，不，这是不对的。’或者，‘哦，实际上你知道吗?这个字段，我们需要做的是把这个字段分成两个不同的字段。“真的吗?好的,很好。“这种形式有点限制性。所以，如果你有额外的信息想要放在那里，要么你开始把很多东西连接在一起，或者有些人做一些事情-他们会把它放在文件名中。只要再加一个下划线，然后再加一些其他人不知道是什么意思的参数。但是，人们会做任何他们必须做的事情来获取所有的信息。然后很多字段，都没有填满。比如，‘我不知道这是从哪里来的。 Did this come from Taiwan, or did this come from Malaysia? I have no idea, because that information is maybe not included. All that kind of stuff is really important when you’re trying to collect a large data set, and you’re trying to do what we call alignment. And the data alignment and all the proper association, it’s just not there.”

在包罗万象的
一些操作符倾向于将数据转储到一个称为通用数据记录(GDR)的通用记录中，该记录是一个长字符串，后面的人必须对其进行解码。SEMI的RITdb项目联合主席兼Roos Instruments的首席执行官Mark Roos说:“工程师们开始输入文本记录和通用记录，他们开始篡改含义，以便把它们放在那里。”“是的，人们正在设法使用STDF来做这些更复杂的操作。但它也有局限性，而且真的很笨重。每个人都有自己最喜欢的方法。这是一个问题，因为你如何知道这些东西意味着什么，必须为每个产品编写唯一的代码。”

有很多日志信息需要保存，唯一保存的地方是GDR。

“通用数据记录，正如它所暗示的那样——它只是一个字符串，”Arnold说。“想放什么就放什么。它几乎是异步的。很难找出它在字符串中发生的位置。这只是一堆不同的东西，通常当我们查看数据时，工程师会说‘哦，是的，我们把所有这些东西都放在了民主德国的记录中。GDR的数据量实际上比整个文件的数据量还大，而且它没有任何结构。所以，你刚刚踏入了狂野的西部，这就是你做分析所依赖的东西。”

尽管如此，还是很难避免使用民主德国。“即使从设计的角度来看，例如，当我们从设计中捕获数据时，当我们进入高速接口领域，基于协议的测试时，我们发现你想要保持一个副本，例如观察到的数据出来，”Brian Archer说，他是公司的高级员工解决方案架构师Synopsys对此．但是，如果不使用用户定义的寄存器或STDF的用户定义部分，就无法在同一个文件中以多种方式捕获相同的数据。所以这也成为了一个挑战。”

没有电子身份证的位置
最大的问题是相关信息。要在芯片层面进行预测，需要某种类型的电子芯片ID，以及识别每个芯片的一致方式。如果元数据不一致，就会造成混乱。

“如果你想让任何类型的机器学习和大量数据分析变得更容易，我们必须找到一种方法来确保我们获得在该领域中填充的一致信息。例如，很多测试人员已经知道这些信息。测试人员应该填充它。老实说，有很多这样的元数据，几乎不应该由工程师来决定。在STDF和制作测试器的公司之间需要更紧密的集成，以便测试器公司确保数据被正确地应用和记录，并且是一致的。其中一部分需要某种与MES系统的接口。你不能总是依赖操作界面，操作界面会提供所有这些，因为很多都是可选的。”

“你真的想要一个不关心你在测试什么的容器。它只关心你能否提供结构，并在未来传达它，”鲁斯说。

控制元数据的质量需要在测试期间由测试人员通过与MES系统的接口来完成。我们的想法是将这一过程自动化，并将人类从循环中移除，以保持一定的一致性。

收益管理系统强制执行一些良好的行为。“在进行容量分析时……用户很快就会意识到需要标准化的元数据，或者需要花时间通过在线标记数据来聚合数据(你也可以这样做)，”微软的营销主管玛丽•瑞安(Marie Ryan)表示yieldHUB他在最近的一篇博客中写道。“在这种情况下，尽快采取措施标准化数据日志元数据是很重要的。”如果没有可靠的数据，就无法运行准确的产量信息。

存储数据
拥有足够的数据存储空间非常重要。YieldHUB提供了如何构造STDF数据的建议改进数据库处理．STDF数据将进入产量管理系统，并在测试期间实时查看。Yieldhub强调速度，如果可能的话，尽量减少数据存储，或者准备适当的存储空间。行级锁表是加快这一过程的一种方法。

“AMD使用的格式略有不同。他们需要一种更分层的结构，因为STDF的结构有点过时，它适合大多数人的需求，但AMD有一些特殊的需求，他们收集的数据有点像分支。”Arnold说道。“所以它创造了一个相当复杂的结构。但如果你有存储结构的能力并且你知道它是什么，做分析就不是那么难了。但是STDF不允许这样做。所以他们有几个选择。他们可以把它放在一个外部文件中，也可以放在其他文件中，比如那些生成通用数据记录的gdr。或者他们会想出自己的模式，他们就是这么做的。”

他指出，RITdb也想要一个不受约束的结构。阿诺德说:“我们肯定必须拥有结构的某些部分，因为这只是我们业务的一部分。”“我们有晶圆厂，晶圆厂有晶圆，晶圆有模具，它们经过不同的工艺，诸如此类。这一切都很好，但是当涉及到原始测试数据本身时，您需要能够定义一些相对复杂的结构的灵活性。这就是RITdb真正派上用场的地方，因为它有存放所有标准信息和标准结构的地方，所以它在真正需要结构的地方提供了结构，但它也提供了一些灵活性，特别是在实际收集测试数据本身时。”

STDF不会消失
尽管存在这些问题，STDF仍将存在一段时间。事实上，RITdb在其框图中内置了STDF特性。但随着芯片变得越来越复杂，并被分解成高级封装，RITdb提供的灵活性和一致性将变得更具吸引力。

在35年之后，这个行业显然已经准备好迎接新事物。

-Anne Meixner对本文也有贡献。

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