半导体集成电路生产涉及的工艺非常广泛、复杂。 在线实时测量线上工艺品质指标是半导体集成电路生产的一个重要方面。 测量机台的种类繁多，而且，通常同一类的机台数量也很多，尤其是在一个具有多条生产线的大厂（Virtual Fab, One Mega Fab, Uni-Fab）。
ISO/QS-9000对生产部门的测量系统管理有严格的要求。 QS-9000是美国三大汽车公司（戴姆勒-克莱斯勒、福特和通用汽车公司）为了确保部件供应商能够及时提供满足其质量要求的产品而提出的质量体系的统称，由QS-9000质量体系要求以及相关参考手册构成。测量系统分析参考手册[1]就是QS-9000配套的七册中的一册。
该手册对测量系统的重复性(Repeatability)、再现性(Reproducibility) 及测量系统的线性等提出了明确的评估与保证的步骤与方法。 然而测量系统的重复性与再现性的步骤与方法来源于汽车单部件流水线的生产实践中（一个部件一个测量）。半导体生产大多数是晶圆生产过程（Wafer Processing）或批量生产过程（Batch 或Lot Processing）
， 通常一个晶圆需要多点测量， 与汽车部件流水线不一样。 另外在多个同种测量机台、不同生产线上的测量机台的测量
匹配方面该手册并没有明确的阐述与规定。 于是不同公司便有不同的做法与匹配要求，甚至有些错误做法。
我们根据过去在国外不同公司的工作经验及自己的体会，以半导体生产为例子，提出适合半导体生产的测量系统重复性与再现性的百分比的定义与一套系统的匹配步骤与要求。
重复性与再现性的百分比（%GRR）
在英文版的测量系统分析参考手册[2]第116页给出了两种不同的GRR（Gage Repeatability & Reproducibility）百分比（%GRR）的定义。
%GRR1
%GRR2
其中： GRR= 
, EV为重复性变差（EV=5.15*sRPT ）， AV为再现性变差（AV=5.15*sRPD），RPT代表重复性， RPD代表再现性， PV为零件变差， TV为总变差， （USL-LSL）为公差。 手册提到，采用哪一种%GRR定义取决于测量系统使用目的和顾客的要求， 但没有具体的例子与说明。
半导体业界通常在一片晶圆上取10个结构相同的点，三个操作工各自每十个点都测量三次，然后把数据及公差传入统计计算软件或Excel的GRR模板进行计算，得出第一种定义的%GRR。然而有少数被测量的量并没有给定的公差，于是很多工程师便杜撰一个公差。 有些读过测量系统分析参考手册、了解有两种定义的质量管理工程师便使用第二种%GRR定义。 实际上该手册定义中的TV是指生产线上的总变差。 以上用一片晶圆的TV通常是低估了实际生产线上的总变差， 因为一片晶圆的TV只是该晶圆内的非均匀性的变差，而晶圆与晶圆之间（Wafer-to-Wafer），批与批之间（Lot-to-Lot）也是总变差的重要组成部分，有时它们会比晶圆内的非均匀性的变差大许多。 而汽车工业大部分是单部件流水线，其变差组成单一。
鉴于半导体生产与汽车部件生产的差异，我们提出以下%GRR的定义。
%GRR3=
其中： 5.15sTOTAL PROC 是生产线上的总变差。
在没有公差的情况下，我们除了以上单个晶圆测量并算出GRR之外，还按平时统计过程控制的取样方案（包含晶圆内的非均匀性、晶圆与晶圆之间及批与批之间的取样）得到TOTAL PROC，使用5.15sTOTAL PROC 作为%GRR的分母。 该%GRR定义的另一个重要方面是在给定公差的情况下也要比较公差与5.15sTOTAL PROC 的大小，选取最小的一项，特别是在公差比5.15sTOTAL PROC 大许多而且GRR与sTOTAL PROC 大小相近的情形下， GRR的公差百分比是没有意义的，因为此时该测量系统对线上工艺参数的变化不灵敏。 这一点常常容易被忽略。 幸好许多情况下GRR比sTOTAL PROC 小不少。
测量系统的短期稳定性及其机台之间的匹配要求
关于机台之间的匹配，我们建议用测量系统的短期稳定性收集的数据进行比对。比如某一新进的机台需要与厂内的金牌级机台（Golden or Reference Tool）进行匹配检验。两台机台各自在五天内时间上均匀地收集30次测量数据。所用的是同一标准晶圆而且要求是同一样本（即同一个芯片，同一个结构，同一个测量位置）。在检查它们的趋势图没有明显自相关性之后需要进行标准方差匹配与平均值匹配的检验。
标准方差匹配的检