【技術分享】半導體測試資料核心：STDF 檔案結構與應用簡介
【技術分享】半導體測試資料核心：STDF 檔案結構與應用簡介
📊 文件導讀：在半導體製造的後段製程中，數據的完整性與即時性是維持良率的關鍵。STDF (Standard Test Data Format) 是全球半導體測試產業中最核心的二進位 (Binary) 資料格式。最初由泰瑞達 (Teradyne) 開發，現已成為自動測試設備 (ATE) 產出測試結果時的業界共通標準（目前最主流、最常見的是 V4 版本）。
本文件旨在協助內部同仁（產品工程師 PE、測試工程師 TE、系統開發與 CIM 團隊）快速理解 STDF 的核心結構、用途與實務處理方式。
一、 STDF 的主要用途與實理情境
在 CP (晶圓測試/針測) 與 FT (成品測試) 階段，當晶圓針測機 (Prober) 或 IC 分選機 (Handler) 配合 ATE 測試機台運作時，每測試完一顆晶片（Die/DUT），系統就會將其動態測試數據即時寫入 STDF 檔案中。
這些數據是後續大數據分析與工廠自動化的基石，主要用於：
- 良率監控與診斷： 計算批次良率 (Yield)，並分析不良品 (Fail) 的主要 Bin 碼原因。
- 晶圓圖繪製： 結合 X/Y 座標數據，繪製出視覺化的晶圓圖 (Wafer Map)。
- 機台與程式穩定度： 監控測試機台硬體狀態與測試程式 (Test Program) 是否有異常漂移或接觸不良（Contact 問題）。
- 進階 EDA 分析： 匯入內部系統或專業資料分析軟體（如 YieldEx, DataPower, Spotfire 等）進行跨製程的關聯性分析。
二、 實務常見的檔案命名與壓縮
在產線自動化（CIM / MES）流程中，為了便於系統自動解析與歸檔，STDF 檔案通常會遵循特定的命名規範，且因檔案體積大，多數機台會輸出壓縮格式：
● 常見命名範例： [Lot_ID]_[Wafer_ID]_[Tester_ID]_[Timestamp].stdf
● 壓縮格式擴充副檔名：
.stdf.gz（最常見，使用 Gzip 壓縮）.std或.stdf（未壓縮的原生二進位檔）
三、 STDF 內部結構 (Record Types)
STDF 檔案是由多種不同型態的「紀錄 (Records)」依序排列組合而成的二進位流 (Binary Stream)。一個完整的 STDF 檔案會嚴格遵循拓撲結構（例如：先有檔案標頭、批次資訊，接著是重複的單顆晶片數據，最後才是統計摘要）。
| 紀錄縮寫 | 全名 | 說明與內部核心欄位 |
|---|---|---|
| FAR | File Attributes Record | 檔案屬性： STDF 檔的第一個紀錄，定義檔案版本、位元組順序 (Byte Ordering) 等。 |
| MIR | Master Information Record | 主資訊紀錄： 包含測試廠 (Facility)、機台編號 (Tester ID)、測試程式名稱、操作員、批號 (Lot ID) 等元數據 (Metadata)。 |
| SDR | Station Information Record | 測試站資訊： 記錄硬體配置（如 Loadboard/Probe Card、Prober/Handler 資訊、通道數）。 |
| WIR / WRR | Wafer Information / Result Record | 晶圓資訊與結果： 標示該片晶圓的開始與結束測試時間、晶圓 ID (Wafer ID) 以及該片晶圓的良率統計。 |
| PIR / PRR | Part Information / Result Record | 單顆晶片資訊與結果： 每顆 Die/DUT 的測試起訖、X/Y 座標、硬體 Bin 碼 (Hard Bin)、軟體 Bin 碼 (Soft Bin) 及 Pass/Fail 標記。 |
| PTR | Parametric Test Record | 參數測試紀錄： 存放具體數值的測試結果（如：電壓、電流、頻率、時間等實際量測值，含測項名稱、上下限值、單位）。 |
| BBR | Bit Map Record | 記憶體測試紀錄： 進行 Memory Test 時，用來記錄 Fail bit 具體所在位置的資料（通常檔案會因此變極大）。 |
| MRR | Master Results Record | 主結果紀錄： 整個 Lot 測試結束時的統計摘要（總測試顆數、總 Pass/Fail 數、各 Bin 碼加總數量）。 |
四、 優點與實務挑戰
🟢 優點
- 檔案體積小（高效能）： 由於採用二進位儲存，比起傳統的文字檔（如 CSV, TXT），能節省 70%~90% 以上的儲存空間。面對動輒數百萬筆、高腳位 (Pin Count) 的晶片測試數據，能大幅降低工廠網路傳輸與伺服器儲存成本。
- 高度標準化： 無論前線使用的是 Teradyne、Advantest 還是其他品牌的測試機，產出的 STDF 欄位結構皆遵循同一規範，極度利於 CIM / Automation 團隊進行自動化系統與中央資料庫 (Database) 的整合。
🔴 挑戰與工程師注意事項（防呆提醒）
- 無法直接閱讀： 因為是 Binary 格式，無法使用一般文字編輯器（如 Notepad++）直接打開。
* 應對方式：必須透過專用解析工具或腳本進行轉換（參見第五點）。 - 未正常關檔問題 (Corrupted / Incomplete File)：
現象：若測試中途斷電、機台當機、或程式異常中止，STDF 檔案會缺少結尾的 MRR（或晶圓層級的 WRR）。
注意：這類檔案稱為「未關檔」或損壞檔。在開發自動化解析程式時，必須加入例外處理（Exception Handling），否則會導致資料庫匯入程式掛掉。 - Byte Ordering (大端/小端位元組序) 的相容性： 不同的測試機 CPU 架構可能不同（Big-Endian 或 Little-Endian），雖然 STDF 的 FAR 紀錄有定義，但在編寫自研的解析工具時，需注意位元組轉換問題。
五、 常見的內部解析工具與資源
若同仁在進行產品除錯 (Debug) 或系統開發時需要讀取 STDF，可參考以下工具：
● GUI 視覺化轉檔工具： 內部常見的 STDF to CSV / Excel 轉換軟體（可直接將 PRR/PTR 轉成可讀表格）。
● 自研自動化腳本 (推薦)：
🐍 Python: 推薦使用 pystdf 或 pySTDF 函式庫，能快速將 STDF 解析為 DataFrame 或 JSON 格式，方便與資料庫對接。
🐪 Perl: 傳統產線常用的 Data::STDF 模組。
💡 小結：掌握 STDF 結構對於提升測試資料流的自動化與數據分析效率至關重要。
文件編修日期：2026 年 6 月 | 如有系統串接、資料庫寫入欄位對齊（如 MIR/PRR 欄位對應）之需求，請洽詢 CIM/自動化系統開發團隊。
留言
張貼留言