在精密復(fù)雜的半導(dǎo)體制造生態(tài)中，數(shù)據(jù)如同 “血液” 般貫穿始終，支撐著質(zhì)量管控、良率提升與產(chǎn)品可靠性保障。深耕行業(yè)30余年的普迪飛（PDF Solutions），憑借覆蓋從設(shè)計(jì)到系統(tǒng)級(jí)測(cè)試全流程的綜合數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，已為全球數(shù)百家客戶提供堅(jiān)實(shí)支持。

本文將帶您走進(jìn)半導(dǎo)體制造數(shù)據(jù)的世界，解析其內(nèi)涵與核心價(jià)值。

半導(dǎo)體制造全流程：從設(shè)計(jì)到終端產(chǎn)品

在深入探討特定數(shù)據(jù)類型之前，了解半導(dǎo)體制造流程至關(guān)重要：

圖片來源：普迪飛

設(shè)計(jì)階段：芯片架構(gòu)與性能指標(biāo)的初始定義，是一切的起點(diǎn)；

晶圓制造（Fab）：通過數(shù)百道精密工序，在硅片上完成電路構(gòu)建；

晶圓測(cè)試（Wafer Sort）：對(duì)晶圓上的單個(gè)芯片進(jìn)行電氣性能檢測(cè)；

封裝階段：篩選合格芯片并進(jìn)行封裝保護(hù)；

最終測(cè)試（Final Test）：在封裝或模塊層面開展全面性能驗(yàn)證；

系統(tǒng)集成：將芯片嵌入智能手機(jī)、計(jì)算機(jī)等終端產(chǎn)品；

普迪飛的旗艦產(chǎn)品Exensio大數(shù)據(jù)智能分析管理平臺(tái)（制造分析 MA），已實(shí)現(xiàn)對(duì)上述全流程數(shù)據(jù)的采集與分析，服務(wù)全球150余家客戶，其中包括多家頂尖半導(dǎo)體企業(yè)。

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晶圓制造中的核心數(shù)據(jù)

制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）

MES是晶圓廠的 “中樞神經(jīng)系統(tǒng)”，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)晶圓廠或代工廠的所有運(yùn)營(yíng)：實(shí)時(shí)追蹤物料流轉(zhuǎn)、工藝進(jìn)度與設(shè)備狀態(tài)。該系統(tǒng)生成在制品數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)定位每片晶圓的當(dāng)前位置與所處工序。

自動(dòng)化物料搬運(yùn)系統(tǒng)（AMHS）

現(xiàn)代晶圓廠依托高架運(yùn)輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)晶圓盒的自動(dòng)化轉(zhuǎn)運(yùn)。每片晶圓擁有唯一 ID，AMHS系統(tǒng)能夠全程記錄其在各類設(shè)備與腔室中的移動(dòng)軌跡，為問題排查提供關(guān)鍵追溯依據(jù)。

故障檢測(cè)與分類（FDC）

FDC數(shù)據(jù)直接來源于生產(chǎn)設(shè)備?，F(xiàn)代制造工具配備100-200個(gè)不同的傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度、壓力、氣體流量和閥門位置等參數(shù)。這些傳感器在每個(gè)工藝運(yùn)行期間高頻收集數(shù)據(jù)，并生成工藝指標(biāo)，有助于檢測(cè)任何偏離正常運(yùn)行的情況。

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計(jì)量數(shù)據(jù)

聚焦物理特性測(cè)量，主要包括三類：

形狀/3D幾何：檢測(cè)晶圓上結(jié)構(gòu)的三維屬性；

關(guān)鍵尺寸（CD）：測(cè)量線路寬度，這一點(diǎn)至關(guān)重要，因?yàn)榫€條尺寸直接關(guān)系到晶體管的性能；

疊層精度：確保不同圖層的對(duì)準(zhǔn)精度，這對(duì)歷經(jīng)3個(gè)月2000 余道工序的制造過程至關(guān)重要”，避免重復(fù)；

這些測(cè)量通過晶圓劃片線（芯片間的間隙區(qū)域）內(nèi)的專用靶標(biāo)完成。

缺陷數(shù)據(jù)

理想狀態(tài)下，晶圓上的所有芯片應(yīng)完全一致。因此檢測(cè)工具會(huì)掃描晶圓以識(shí)別異常。缺陷數(shù)據(jù)有兩種形式：

缺陷檢測(cè)：記錄缺陷的坐標(biāo)、尺寸、面積及類型等屬性；

缺陷復(fù)核：對(duì)重點(diǎn)缺陷采集高清圖像，通過自動(dòng)分類（ADC）進(jìn)行分析，以判斷其性質(zhì)（如顆粒污染、短路等）

分析缺陷模式可以揭示 “空間特征”，這些特征通常與特定的設(shè)備問題相關(guān)。例如，圓形的缺陷模式可能表明加工工具中的某個(gè)卡盤存在問題 —— 我們有時(shí)將其稱為在晶圓廠中找到 “確鑿證據(jù)”。

過程控制監(jiān)控（PCM）數(shù)據(jù)

過程控制監(jiān)控（PCM）數(shù)據(jù)是從劃片線中的專用測(cè)試結(jié)構(gòu)收集的，提供晶圓的電氣特性，是評(píng)估性能達(dá)標(biāo)度的核心依據(jù)，PCM數(shù)據(jù)包括：

晶體管參數(shù)（跨導(dǎo)、漏電率、閾值電壓）

互連性能（線路與過孔電阻）

介電擊穿電壓（可靠性指標(biāo)）

結(jié)特性（薄層電阻、接觸電阻、電容）

射頻、圖像傳感器等特殊技術(shù)的專用參數(shù)

值得注意的是，PCM 數(shù)據(jù)是代工廠通常會(huì)與其無晶圓廠客戶共享的少數(shù)數(shù)據(jù)類型之一。而缺陷、計(jì)量等數(shù)據(jù)通常被視為敏感信息，代工廠不會(huì)披露。

電氣晶圓測(cè)試（EWS）數(shù)據(jù)

電氣晶圓測(cè)試（EWS）數(shù)據(jù)來自在各種條件下對(duì)晶圓上的每個(gè)芯片進(jìn)行的測(cè)試，包括：

標(biāo)準(zhǔn)工況測(cè)試

高溫測(cè)試（確保芯片在120°C下工作—— 比如放在汽車儀表板上的手機(jī)）

低溫測(cè)試

老化測(cè)試（篩選早期失效產(chǎn)品）

測(cè)試結(jié)果決定 “合格芯片（KGD）” 的歸屬，芯片按性能分級(jí)入 “箱”，這也是同一芯片存在不同版本（如標(biāo)準(zhǔn)版與高性能 FPGA）、圖像傳感器像素合格率有差異的原因。

此外，即使芯片通過所有測(cè)試，也可能因 “標(biāo)記剔除規(guī)則” 被判定為不合格 —— 例如，被失效芯片環(huán)繞的芯片可能被列為可疑品，排除在后續(xù)流程之外。

晶圓之外的數(shù)據(jù)流

晶圓測(cè)試完成并確定合格芯片后，晶圓作為整體的生命周期結(jié)束。芯片根據(jù) “拾取圖” 從晶圓上分離并進(jìn)入封裝環(huán)節(jié)，由此開啟封裝與最終測(cè)試階段的全新數(shù)據(jù)旅程。

半導(dǎo)體數(shù)據(jù)的規(guī)模與價(jià)值

半導(dǎo)體行業(yè)每天產(chǎn)生數(shù)TB數(shù)據(jù)，根據(jù)客戶和應(yīng)用的不同，數(shù)據(jù)保留要求長(zhǎng)達(dá)5-15年，總量可達(dá)PB級(jí)，這要求專用數(shù)據(jù)中心進(jìn)行存儲(chǔ)與管理。

能否高效利用這些數(shù)據(jù)，是區(qū)分優(yōu)秀半導(dǎo)體制造商與卓越半導(dǎo)體制造商的關(guān)鍵。通過跨類型數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析，企業(yè)可精準(zhǔn)定位良率瓶頸、優(yōu)化工藝，最終向市場(chǎng)交付更可靠的產(chǎn)品。

借助Exensio大數(shù)據(jù)智能分析管理平臺(tái)，半導(dǎo)體企業(yè)正將海量原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為切實(shí)可行的決策依據(jù)，在這一全球技術(shù)前沿領(lǐng)域持續(xù)提升質(zhì)量、良率與盈利能力。