一种基于GEM-SECS协议的半导体设备自动化测试系统的制作方法

本发明涉及半导体测试，具体涉及一种基于gem-secs协议的半导体设备自动化测试系统。

背景技术：

1、随着半导体制造工艺的发展，晶圆测试、成品测试等生产环节逐渐向自动化方向发展。在半导体测试生产过程中，测试设备需要与生产管理系统进行数据交互，以实现生产任务执行、设备状态监控、测试结果采集以及产品追溯。现有半导体自动化测试生产线通常采用设备层、host层以及工厂管理层的分级控制架构。其中，测试设备用于执行测试任务并产生设备状态、测试结果以及报警信息；host系统通常基于secs/gem协议与测试设备建立通信连接，对设备数据进行采集和解析；mes系统用于生产任务管理、工单管理以及产品追踪；fa系统用于设备调度和生产线自动化控制。

2、现有技术中，mes系统和fa系统通常需要通过host系统与测试设备进行数据交互，设备状态、测试结果以及报警信息均需要经过host系统进行转发和处理。当生产线上测试设备数量增加时，host系统需要同时处理大量通信数据，容易造成数据传输延迟。同时，不同厂商测试设备虽然支持secs/gem协议，但在事件编号、状态变量以及控制命令定义方面存在差异，导致设备接入时需要进行额外配置和程序调整。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于gem-secs协议的半导体设备自动化测试系统，解决现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于gem-secs协议的半导体设备自动化测试系统，包括：

3、测试设备，用于执行晶圆测试或成品测试任务，并采集设备运行状态数据、测试过程数据、测试结果数据以及异常报警数据；

4、secs/gem通信模块，用于连接于所述测试设备与所述host系统之间，用于基于secs/gem协议建立设备通信链路，并对测试设备产生的事件信息、状态变量信息以及控制指令进行协议转换和数据传输；

5、host系统，用于分别与所述mes系统、所述fa系统以及所述数据存储模块连接，用于接收所述secs/gem通信模块上传的数据，对设备运行状态、生产任务信息以及测试数据进行解析处理，并根据生产任务向测试设备发送控制指令；

6、mes系统，用于生成生产任务信息，并向所述host系统发送产品信息、批次信息、工艺参数信息以及测试程序信息；

7、fa系统，用于根据生产线运行状态向所述host系统发送设备调度信息，并接收设备状态信息以执行生产自动化管理；

8、数据存储模块，用于建立生产任务信息、测试设备信息、测试过程数据、报警信息以及测试结果数据之间的数据关联关系，以形成半导体产品测试履历；

9、其中，所述host系统基于secs/gem事件驱动机制接收测试设备主动上传的数据，并根据设备状态变化、生产状态变化以及异常事件变化生成对应的数据处理任务，实现测试设备、mes系统以及fa系统之间的信息交互和自动化控制。

10、具体的，包括以下步骤：

11、建立设备通信初始化流程，通过secs/gem通信模块完成测试设备与host系统之间的hsms连接建立，并根据通信握手过程生成通信状态序列，用于记录设备连接状态变化；

12、采集测试设备运行过程中的状态变量、事件报告以及报警信息，并基于设备编号、事件编号以及时间戳构建设备状态特征向量，对设备运行状态进行实时描述；

13、host系统根据接收到的secs-ii消息内容进行解析，将设备状态特征向量与预设设备状态模型进行匹配，当状态变化超过设定阈值时，触发对应的数据处理流程；

14、根据事件类型建立事件优先级矩阵，对报警事件、生产事件、状态事件以及统计数据事件进行排序处理，使高优先级事件优先进入数据处理队列；

15、将处理后的设备数据与生产任务信息进行关联存储，形成包含批次信息、测试程序信息、设备信息以及测试结果信息的数据追溯模型。

16、具体的，所述host系统建立设备能力映射模型，将不同型号测试设备对应的通信参数、事件编号、状态变量以及控制指令转换为统一的数据描述结构；通过获取设备标识信息生成设备特征序列，并依据设备特征序列调用对应映射规则，使新增测试设备能够自动完成通信参数匹配和数据交互配置。

17、具体的，所述host系统建立事件驱动数据处理机制，对测试设备主动上传的事件报告进行分类编码，并根据事件类型、发生时间以及设备运行状态生成事件特征矩阵；根据事件特征矩阵计算事件处理优先级，当事件优先级达到预设响应阈值时，优先执行报警处理或设备控制操作。

18、具体的，所述生产任务映射模块获取mes系统发送的批次信息、产品信息、工艺参数以及测试程序信息，并建立生产任务参数向量；将所述生产任务参数向量与测试设备能力参数向量进行匹配，当两者之间的参数相似度达到预设匹配阈值时，生成对应测试任务指令，并通过secs/gem通信模块发送至测试设备执行。

19、具体的，所述数据存储模块建立多维数据关联模型，将lot信息、wafer信息、device信息、tester信息、program信息以及测试结果信息按照时间顺序形成数据链路；通过关联索引记录测试过程中的设备状态变化、报警事件以及测试结果变化，实现基于生产批次的数据追溯。

20、具体的，所述测试设备包括报警采集模块，所述报警采集模块用于采集设备运行过程中的异常状态数据，并根据异常类型、发生时间以及设备运行参数生成报警特征序列；

21、所述host系统接收测试设备通过secs/gem通信模块发送的报警事件信息，并基于报警特征序列与预设报警分类模型进行匹配，确定对应报警等级；

22、当报警等级达到预设响应阈值时，host系统生成报警处理任务，并将报警状态同步至mes系统和fa系统，同时记录报警产生时间、处理过程以及恢复状态，形成报警闭环数据链。

23、具体的，所述host系统包括远程控制模块，所述远程控制模块用于根据mes系统发送的生产任务信息生成设备控制指令；

24、所述远程控制模块根据测试设备当前运行状态、通信状态以及生产任务状态构建设备控制状态向量，并将所述设备控制状态向量与预设控制规则模型进行匹配；

25、当设备控制状态向量满足远程控制条件时，远程控制模块通过secs/gem协议发送对应控制消息，使测试设备执行启动、停止、暂停、程序切换或参数加载操作，并接收测试设备返回的执行反馈信息。

26、具体的，所述数据存储模块包括数据一致性处理模块，所述数据一致性处理模块用于对多个测试设备同时上传的数据进行时间同步和关联校验；

27、所述数据一致性处理模块根据设备编号、事件编号、时间戳以及生产批次信息构建数据校验矩阵，并计算相邻数据节点之间的关联关系；

28、当数据校验矩阵中存在时间顺序异常或数据关联关系低于预设一致性阈值时，对对应数据进行缓存重排序处理，并在完成校验后写入数据存储模块，以保证多设备并行测试过程中的数据完整性。

29、具体的，还包括设备运行分析模块，所述设备运行分析模块用于基于历史测试数据、设备状态数据以及报警数据建立设备运行状态评价模型；

30、所述设备运行分析模块按照预设时间周期获取测试设备运行参数，并将设备运行参数转换为状态特征向量；

31、通过计算当前状态特征向量与历史稳定运行状态模型之间的偏差值，当所述偏差值超过预设异常判断阈值时，生成设备维护提示信息；

32、其中，所述异常判断阈值根据同型号测试设备在预设运行周期内采集的状态数据统计获得，用于判断设备运行状态变化趋势。

33、由上述技术方案可知，本发明具有如下有益效果：

34、本发明通过基于gem-secs协议建立测试设备、host系统、mes系统以及fa系统之间的数据交互架构，使测试设备能够主动上传设备状态、测试结果以及报警事件，减少传统轮询方式造成的数据延迟；通过设备状态特征向量、事件优先级矩阵以及设备能力映射模型，对设备数据进行统一解析和分类处理，提高多设备运行环境下的数据处理效率和设备兼容能力；通过生产任务参数向量与设备能力参数向量匹配，实现生产任务自动下发和测试流程自动关联，降低人工操作成本；通过多维数据关联模型将批次信息、产品信息、设备信息、测试程序信息以及测试结果信息进行关联存储，实现测试过程追溯；同时，通过数据一致性处理机制和设备运行状态评价模型，提高并行测试过程中的数据可靠性以及设备运行维护能力，从而提升半导体自动化测试生产线的运行效率、扩展能力和智能化管理水平。