TWI498578B - 半導體元件測試系統及其影像處理加速方法 - Google Patents

Description

半導體元件測試系統及其影像處理加速方法

本發明係有關於一種半導體元件測試系統，特別是一種能夠利用影像交錯處理程序來大幅加速影像處理速度的半導體元件測試系統。本發明還涉及此半導體元件測試系統的影像處理加速方法。

利用自動測試設備（Automatic Test Equipment，ATE）對一待測半導體元件進行影像訊號的測試時，通常會先將影像訊號進行解碼後傳送到外部的影像處理電腦做影像資料的分析，以判斷待測半導體元件的功能是否正常，藉此分析待測半導體元件是否為良品。然而，由於影像畫素的增加，自動測試設備與外部之影像處理電腦之間的介面傳輸速率會大幅的影響測試的效能，且影像處理電腦需要處理更為複雜的影像演算，因此也需要耗費大量的時間。

請參閱第1圖及第2圖，係為習知技藝之半導體測試系統之示意圖。如第1圖所示，半導體元件測試系統1包含半導體元件測試介面11、測試機台12、影像處理電腦13及主電腦14。半導體元件測試介面11由探針塔111及測試載板（Load Board）112等裝置組成。其中，半導體元件測試介面11會接收待測半導體元件10之影像訊號並傳送至測試機台12，經測試機台12之影像處理模組121解碼後，再透過Bus1傳送至影像處理電腦13進行影像分析運算，再將分析結果傳送至主電腦14。

然而，如第2圖所示，影像訊號A需要先透過Bus1傳輸至影像處理電腦13，傳輸完畢後，影像處理電腦13則需要獨立進行對影像訊號A所有影像分析運算，分析完畢後產生分析結果，並傳送至主電腦14，影像訊號A處理完畢後，此時影像訊號B則透過Bus1傳輸至影像處理電腦13，傳輸完畢後，影像處理電腦13對影像訊號B進行所有的影像分析運算以產生分析結果傳送至主電腦14。同樣的，影像訊號C的分析也需要等影像資料B傳輸及分析完畢後再透過相同的程序來執行。

因此，由上述可知，由於Bus1頻寬及傳輸速率的限制，影像訊號傳輸至影像處理電腦13會耗費大量的時間，此外，由於影像畫素的增加，且影像處理電腦13需要獨自處理對各個影像訊號所有影像分析運算，故影像處理電腦也需要處理比以前更為複雜的資料，上述種種因素使得半導體測試系統的效率變得日益低落。

因此，如何提出一種半導體元件測試系統，能夠有效改善習知技藝之半導體元件測試系統效能低落的情況已成為一個刻不容緩的問題。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之其中一目的就是在提供一種半導體元件測試系統及影像處理加速方法，以解決習知技藝之半導體元件測試系統因頻寬、傳輸速率及處理速度等原因導致其效能低落的問題。

根據本發明之其中一目的，提出一種半導體元件測試系統，係可包含半導體元件測試介面、測試機台、至少二影像處理電腦及主電腦。半導體元件測試介面可擷取至少一待測半導體元件之影像訊號。測試機台可連結於半導體元件測試介面，並可包含影像處理模組。該些影像處理電腦可連結於測試機台。主電腦可連結於測試機台及該些影像處理電腦。其中，影像處理模組可執行一交錯處理程序，影像處理模組可交錯傳送至少一待測半導體元件之不同的影像訊號至各個影像處理電腦，使其中一個影像處理電腦正在對影像訊號執行影像分析運算時，另一個影像處理電腦則在接收另一影像訊號，主電腦可接收該些影像處理電腦的分析結果，並根據分析結果傳送指令至該測試機台。

根據本發明之其中一目的，再出一種半導體元件測試系統，係可包含半導體元件測試介面、測試機台、至少二影像處理電腦及主電腦。半導體元件測試介面可擷取至少一待測半導體元件之影像訊號，此半導體元件測試介面包含一影像處理模組。測試機台可連結於半導體元件測試介面。該些影像處理電腦可連結於測試機台。主電腦可連結於測試機台及該些影像處理電腦。其中，影像處理模組可執行一交錯處理程序，影像處理模組可交錯傳送至少一待測半導體元件之不同的影像訊號至各個影像處理電腦，使其中一個影像處理電腦正在對影像訊號執行影像分析運算時，另一個影像處理電腦則在接收另一影像訊號，主電腦可接收該些影像處理電腦的分析結果，並根據分析結果傳送指令至該測試機台。

根據本發明之其中一目的，又提出一種影像處理加速方法，此方法可包含下列步驟：利用半導體元件測試介面擷取至少一待測半導體元件之多個影像訊號；透過測試機台接收多個影像訊號；經由影像處理模組係執行一交錯處理程序，影像處理模組可交錯傳送至少一待測半導體元件之不同的影像訊號到至少二影像處理電腦，使其中一個影像處理電腦正在對影像訊號執行影像分析運算時，另一個影像處理電腦則在接收另一影像訊號；以及透過主電腦接收該些影像處理電腦的分析結果，並據此傳送指令至測試機台。

在一實施例中，半導體元件測試介面可包含探針塔及測試載板。

在一實施例中，半導體元件測試介面可包含探針塔及探針介面板。

在一實施例中，影像處理模組可為可程式化閘陣列模組。

在一實施例中，待測半導體元件之影像訊號可為行動產業處理器介面訊號

在一實施例中，影像處理電腦對影像訊號執行影像分析運算的時間間隔可大於或實質上等於影像處理電腦接收影像訊號的時間間隔。

在一實施例中，其中一個影像處理電腦可處理第奇數筆的影像訊號，而另一個影像處理電腦可處理第偶數筆的影像訊號。

在一實施例中，將各個影像訊號切割為複數個區塊，並使各個影像處理電腦計算接收到之影像訊號之各個區塊的均值。

在一實施例中，各個影像處理電腦分別運算不同的影像參數。

在一實施例中，影像處理電腦對影像訊號之影像分析運算可包含亮度、均值及銳利等等。

在一實施例中，當對影像訊號之影像分析運算執行完畢時，各個影像處理電腦可傳送訊息以通知測試機台，使測試機台繼續傳送下一筆影像訊號。

承上所述，依本發明之半導體元件測試系統及其影像處理加速方法，其可具有一或多個下述優點：

(1) 本發明之一實施例利用影像處理模組執行一交錯處理程序，利用交錯地傳送不同的待測影像資料到至少二個影像處理電腦，使其中一個影像處理電腦正在對一待測影像資料做影像分析運算時，另一個影像處理電腦同時正在接收另一個待測影像資料，使得隨時都有影像資料被分析或傳輸，如此不但能有效解決傳輸介面的問題，更可以有效的加速影像演算的速度。

(2) 本發明之一實施例利用探針介面板（Probe Interface Board，PIB）做為轉接板，使本發明之半導體測試設備可以直接與客戶端具相異介面之設備結合，故使用上極具彈性。

(3)本發明之設計巧妙，因此可以在不需要對設備原本的結構做太大的更動，也不需要增加太多成本，即可大幅的提升自動測試設備的效能。

以下將參照相關圖式，說明依本發明之半導體元件測試系統及其影像處理加速方法之實施例，為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。

請參閱第3圖，其係為本發明之半導體元件測試系統之第一實施例之示意圖。半導體元件測試系統3可包含半導體元件測試介面31、測試機台32、影像處理電腦33A、33B及主電腦34。半導體元件測試介面31可包含探針塔311及測試載板（Load Board）312。

同樣的，半導體元件測試介面11會接收待測半導體元件30之影像訊號，例如行動產業處理器介面（Mobile Industry Processor Interface，MIPI）訊號，並傳送至測試機台32，而測試機台32之影像處理模組321則會將影像訊號進行解碼，以進行進一步的處理，此影像處理模組321可為可程式化閘陣列（Field Programmable Gate Array，FPGA）模組等等。

此時，影像處理模組321會執行一交錯處理程序，即利用交錯傳輸及處理的方式來進行各個影像訊號的影像分析。舉例來說，影像處理模組321會先透過Bus1傳送待測半導體元件30之影像訊號A至影像處理電腦33A，經一段時間間隔傳輸完畢後，影像處理電腦33A則開始對影像訊號A進行影像分析運算，在此同時，影像處理模組321會再透過Bus2傳送待測半導體元件30之另一影像訊號B至影像處理電腦33B，在經過一段時間間隔傳輸完畢後，影像處理電腦33A對影像訊號A的影像分析運算也正好結束，此時影像處理電腦33B則可以開始對影像訊號B進行影像分析運算，而影像處理模組321會再透過Bus1傳送待測半導體元件30之又一影像訊號C至影像處理電腦33A，如此反覆進行多個不同的影像訊號的傳輸與分析運算，可以最大化的加速對多個影像訊號的處理時間，提高設備的效率，在一實施例中，當各個影像處理電腦對一影像訊號之影像分析運算執行完畢時，可傳送訊息以通知測試機台32，使測試機台32繼續傳送下一筆影像訊號，例如，當影像處理電腦33A對影像訊號A之影像分析運算結束後，影像處理電腦33A傳送一訊息至測試機台32，使測試機台32繼續傳送下一筆影像訊號。由上述可知，本實施例中，影像處理電腦33A負責處理第奇數筆的影像訊號，而影像處理電腦33B負責處理第偶數筆的影像訊號，而影像處理電腦33A及33B可分別運算不同的影像參數。其中．影像處理電腦33A及33B對影像訊號之影像分析運算可包含亮度、均值及銳利等等多種分析。例如，可將各個影像訊號切割為複數個區塊，並使影像處理電腦33A及33B分別計算接收到之影像訊號之各個區塊的均值。

而影像處理電腦33A及33B對各個影像訊號進行影像分析運算產生的分析結果均傳送至主電腦34，主電腦34則根據分析結果傳送指令至測試機台32並辨別待測半導體元件30是否為良品。

值得一提的是，在習知技藝之半導體元件測試系統中，由於自動測試設備與外部之影像處理電腦之間的介面之頻寬及傳輸速率有很大的限制，且由於處理的影像資料日趨複雜，資料量變大，故影像處理電腦處理影像所需的時間也較長。

然而，本發明實施例中利用交錯處理程序來對待測之影像訊號進行影像分析運算，利用影像處理模組來交錯傳輸多個不同的影像訊號，使多個影像處理電腦交錯的處理不同的影像訊號，使得一個影像處理電腦正在對一個影像訊號執行影像分析運算時，另一個影像處理電腦則同時在接收另一影像訊號，因此可以使時間運用效率達到最大，對多個不同影像訊號的處理時間縮短，有效的提高了自動測試設備的工作效率，確實改善了習知技藝之半導體元件測試系統之缺點，因此實具進步性之專利要件。

請參閱第4圖，其係為本發明之半導體元件測試系統之第一實施例之示意圖。第4圖中所繪示的是本實施例中Bus1及Bus2的示意圖。如同前述，影像訊號A透過Bus1傳送至影像處理電腦33A，經一段時間間隔傳輸完畢後，影像處理電腦33A則開始對影像訊號A進行影像分析運算，在此同時，另一影像訊號B會再透過Bus2傳至影像處理電腦33B，也就是說，影像處理電腦33A對影像訊號A進行影像分析運算時，影像訊號B同時正在傳輸到影像處理電腦33B，使其能同步接收及處理影像資料。

由圖中可以很明顯的看出，影像處理電腦33A對影像訊號A之影像分析運算所需要的時間間隔實質上等於影像訊號B傳輸至影像處理電腦33B的時間間隔，因此當影像訊號A之影像分析運算結束後，影像訊號B也正好傳輸完畢。當影像訊號B傳輸完畢後，影像處理電腦33B則對影像訊號B執行影像分析運算，此時影像訊號C透過Bus1傳輸至影像處理電腦33A，即 影像處理電腦33B對影像訊號B進行影像分析運算時，影像訊號C同時正在傳輸到影像處理電腦33A，同樣的，影像處理電腦33B對影像訊號B之影像分析運算所需要的時間間隔實質上等於影像訊號C傳輸至影像處理電腦33A的時間間隔，如此反覆不斷交錯傳輸處理多個影像訊號，使得隨時都有影像訊號被分析或傳輸，因此設備可以同步接收及處理影像訊號，使時間運用的效率最大化。

雖然實施例中是利用二個影像處理電腦來做交錯處理，但是本發明可視情況同時運用更多的影像處理電腦來對待測影像訊號做交錯運算，上述僅為舉例，本發明並不以此為限。

在較佳的實施例中，影像處理電腦33A及33B對影像訊號執行影像分析運算的時間間隔可大於或實質上等於影像處理電腦33A及33B接收各個影像訊號的時間間隔，如此則可以使上述之方法的效率達到最大。

請參閱第5圖，其係為本發明之半導體元件測試系統之第一實施例之示意圖。第5圖將第2圖之先前技術之處理程序及第4圖本實施例之處理程序相比較，由圖中可以很明顯的看出，本實施例之交錯處理程序與習知技藝之處理程序同樣處理三個影像訊號，習知技藝之處理程序在傳輸影像訊號A後才能對影像訊號A進行處理，處理完畢後再傳輸影像訊號B，傳輸完畢後才能再對影像訊號B進行處理，處理完畢後再繼續影像訊號C的傳輸與處理。

相反的，但本實施例之交錯處理程序可以在處理影像訊號A時同時進行影像訊號B的傳送，而處理影像訊號B時同時進行影像訊號C傳送，傳送及處理影像訊號同步進行，因此如圖中所示，與習知技藝相較可以節省二個時間間隔以上，由此可知本實施例之交錯處理程序使時間的應用效率得到了最大的提升，使自動測試設備工作的效率遠超過了習知技藝。

請參閱第6圖，其係為本發明之半導體元件測試系統之第二實施例之示意圖。有時客戶端會有自行定義的介面，因此無法與測試機台的介面共用。如圖所示，在本實施例中，係根據客戶端自行定義的介面配置一探針介面板612’（Probe Interface Board，PIB）做為一轉接板，以轉換客戶端自行定義的介面，使其能夠符合測試機台的介面。

同樣的，利用半導體測試介面61接收待測半導體元件60之影像訊號，其中，半導體測試介面61可包含探針塔61以及探針介面板612’，而影像處理模組621則可設置於探針介面板612’ ，影像處理模組621可為可程式化閘陣列模組。影像處理模組621可將待測半導體元件60之影像訊號解碼後進行一交錯處理程序。

與前述實施例相同，影像處理模組621可以透過Bus1及Bus2交錯傳輸待測半導體元件60不同的影像訊號至影像處理電腦63A及63B以進行影像分析運算，使得影像處理電腦63A正在對一影像訊號執行影像分析運算時，影像處理電腦63B則在接收另一影像訊號，如此反覆地對不同的影像訊號進行影像分析運算，同樣的，當對影像訊號之影像分析運算執行完畢時，影像處理電腦63A及63B可傳送訊息以通知測試機台62，使測試機台62繼續傳送下一筆影像訊號。而影像處理電腦63A及63B產生的分析結果則分別傳送至主電腦64，而主電腦64則可根據此分析結果判斷待測半導體元件60的好壞，或判斷影像分析運算是否已經完成，並傳送指令至測試機台62以對測試機台62進行進一步的操作。

由上述可知，即使客戶端有自行定義的介面，也可以利用本實施例的架構．在不做太大更動的前提下，使原本的介面能夠與不同的客戶匹配，因此使用上的彈性大為提升。

儘管前述在說明本發明之半導體元件測試系統的過程中，亦已同時說明本發明之影像處理加速方法的概念，但為求清楚起見，以下仍然列出本發明之影像處理加速方法之流程。

請參閱第7圖，其係為本發明之影像處理加速方法之流程圖。本發明之影像處理加速方法可包含下列步驟：

在步驟S71中，利用半導體元件測試介面擷取至少一待測半導體元件之多個影像訊號。

在步驟S72中，透過測試機台接收至少一待測半導體元件之多個影像訊號。

在步驟S73中，經由影像處理模組執行交錯處理程序，使影像處理模組交錯傳送至少一待測半導體元件之不同的影像訊號到至少二影像處理電腦，並使其中一個影像處理電腦正在對一個影像訊號執行影像分析運算時，另一個影像處理電腦則在接收另一影像訊號。

在步驟S74中，透過一主電腦接收該些影像處理電腦的分析結果，並據此傳送指令至測試機台。

本發明之影像處理加速方法的詳細說明以及實施方式已經於前面敘述本發明之半導體元件測試系統時描述過，在此為了簡略說明便不再重覆敘述。

綜上所述，本發明之一實施例利用影像處理模組執行交錯處理程序，利用交錯地傳送不同的待測影像資料到至少二個影像處理電腦，並使其中一個影像處理電腦正在對一待測影像資料做影像分析運算時，另一個影像處理電腦同時正在接收另一個待測影像資料，使得隨時都有影像資料被分析或傳輸以同步接收及處理影像資料，如此可以使時間應用的效率最大化，有效的提高了自動測試設備的工作效率。

另外，本發明之一實施例利用探針介面板（Probe Interface Board，PIB）做為轉接板，使本發明之半導體測試設備可以直接與客戶端具相異介面之設備結合，故可滿足不同客戶的需求，故使用上極具彈性。

本發明之設計巧妙，因此可以在不增加太多成本的情況之下，使自動測試設備的效能大為提高。

可見本發明在突破先前之技術下，確實已達到所欲增進之功效，且也非熟悉該項技藝者所易於思及，其所具之進步性、實用性，顯已符合專利之申請要件，爰依法提出專利申請，懇請  貴局核准本件發明專利申請案，以勵創作，至感德便。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。其它任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應該包含於後附之申請專利範圍中。

10、30、60 待測半導體元件 1 習知技藝之半導體測試系統 3、6 本發明之半導體元件測試系統 11、31、61 半導體元件測試介面 111、311、611 探針塔 112、312、612 測試載板 612’ 探針介面板 12、32、62 測試機台 121、321、621 影像處理模組 13、33A 、33B、63A、63B 影像處理電腦 14、34、64 主電腦 S71~S74 步驟流程

第1圖 係為習知技藝之半導體測試系統之示意圖。 第2圖 係為習知技藝之半導體測試系統之示意圖。 第3圖 係為本發明之半導體元件測試系統之第一實施例之示意圖。 第4圖 係為本發明之半導體元件測試系統之第一實施例之示意圖。 第5圖 係為本發明之半導體元件測試系統之第一實施例之示意圖。 第6圖 係為本發明之半導體元件測試系統之第二實施例之示意圖。 第7圖 係為本發明之本發明之影像處理加速方法之流程圖。

30 待測半導體元件 3 半導體元件測試系統 31 半導體元件測試介面 311 探針塔 312 測試載板 32 測試機台 321 影像處理模組 33A 、33B 影像處理電腦 34 主電腦

Claims (19)

1. 一種半導體元件測試系統，係包含：一半導體元件測試介面，係擷取至少一待測半導體元件之多個影像訊號；一測試機台，係連結於該半導體元件測試介面，該測試機台包含一影像處理模組；至少二影像處理電腦，係連結於該測試機台；以及一主電腦，係連結於該測試機台及該些影像處理電腦；其中，該影像處理模組係執行一交錯處理程序，該影像處理模組係交錯傳送該至少一待測半導體元件之不同的影像訊號至各個該影像處理電腦，使其中一個該影像處理電腦正在對影像訊號執行影像分析運算時，另一個該影像處理電腦則在接收另一影像訊號，該主電腦接收該些影像處理電腦的分析結果，並根據分析結果傳送指令至該測試機台，且該影像處理電腦對影像訊號執行影像分析運算的時間間隔係大於或實質上等於該影像處理電腦接收影像訊號的時間間隔。
2. 如申請專利範圍第1項所述之半導體元件測試系統，其中該半導體元件測試介面包含一探針塔及一測試載板。
3. 如申請專利範圍第2項所述之半導體元件測試系統，其中該影像處理模組係為可程式化閘陣列模組。
4. 如申請專利範圍第3項所述之半導體元件測試系統，其中該至少一待測半導體元件之影像訊號係為行動產業處理器介面訊號。
5. 如申請專利範圍第1項所述之半導體元件測試系統，其中，該些影像處理電腦對影像訊號之影像分析運算包含亮度、均值及銳利。
6. 如申請專利範圍第1項所述之半導體元件測試系統，其中當對影像訊號之影像分析運算執行完畢時，各個該影像處理電腦傳送訊息以通知該測試機台，使該測試機台繼續傳送下一筆影像訊號。
7. 一種半導體元件測試系統，係包含：一半導體元件測試介面，係擷取該至少一待測半導體元件之多個影像訊號，該半導體元件測試介面包含一影像處理模組；一測試機台，係連結於該半導體元件測試介面；至少二影像處理電腦，係連結於該測試機台；以及一主電腦，係連結於該測試機台及該些影像處理電腦；其中，該影像處理模組係執行一交錯處理程序，該影像處理模組係交錯傳送該至少一待測半導體元件之不同的影像訊號至各個該影像處理電腦，使其中一個該影像處理電腦正在對影像訊號執行影像分析運算時，另一個該影像處理電腦則在接收另一影像訊號，該主電腦則接收該些影像處理電腦的分析結果，並根據分析結果傳送指令至該測試機台，且該影像處理電腦對影像訊號執行影像分析運算的時間間隔係大於或實質上等於該影像處理電腦接收影像訊號的時間間隔。
8. 如申請專利範圍第7項所述之半導體元件測試系統，其中該半導體元件測試介面包含一探針塔及一針測介面板。
9. 如申請專利範圍第8項所述之半導體元件測試系統，其中該影像處理模組係為可程式化閘陣列模組。
10. 如申請專利範圍第9項所述之半導體元件測試系統，其中該至少一待測半導體元件之影像訊號係為行動產業處理器介面訊號。
11. 如申請專利範圍第7項所述之半導體元件測試系統，其中，該些影像處理電腦對影像訊號之影像分析運算包含亮度、均值及銳利。
12. 如申請專利範圍第7項所述之半導體元件測試系統，其中當對影像訊號之影像分析運算執行完畢時，各個該影像處理電腦傳送訊息以通知該測試機台，使該測試機台繼續傳送下一筆影像訊號。
13. 一種影像處理加速方法，係包含下列步驟：利用一半導體元件測試介面擷取至少一待測半導體元件之多個影像訊號；透過一測試機台接收該至少一待測半導體元件之多個影像訊號；經由一影像處理模組係執行一交錯處理程序，該影像處理模組交錯傳送該至少一待測半導體元件之不同的影像訊號到至少二影像處理電腦，使其中一個該影像處理電腦正在對影像訊號執行影像分析運算時，另一個該影像處理電腦則在接收另一影像訊號；以及透過一主電腦接收該些影像處理電腦的分析結果，並據此傳送指令至該測試機台；其中該影像處理電腦對影像訊號執行影像分析運算的時間間隔係大於或實質上等於該影像處理電腦接收影像訊號的時間間隔。
14. 如申請專利範圍第13項所述之影像處理加速方法，更包含下列步驟：使其中一個該影像處理電腦處理第奇數筆的影像訊號，而另一個該影像處理電腦處理第偶數筆的影像訊號。
15. 如申請專利範圍第13項所述之影像處理加速方法，其中，該些影像處理電腦對影像訊號之影像分析運算包含亮度、均值及銳利。
16. 如申請專利範圍第13項所述之影像處理加速方法，更包含下列步驟：使各個該影像處理電腦分別運算不同的影像參數。
17. 如申請專利範圍第13項所述之影像處理加速方法，更包含下列步驟：將各個影像訊號切割為複數個區塊，並分別計算各個區塊的均值。
18. 如申請專利範圍第17項所述之影像處理加速方法，更包含下列步驟：使各個該影像處理電腦分別計算接收到之影像訊號之各個區塊的均值。
19. 如申請專利範圍第13項所述之影像處理加速方法，更包含下列步驟：當對影像訊號之影像分析運算執行完畢時，使各個該影像處理電腦傳送訊息以通知該測試機台，使該測試機台繼續傳送下一筆影像訊號。