芯片技术基础知识:详解MPW与Corner
芯小二的下午茶 2024-05-24




你手上的样片,是什么类型的样片?如果是未经过Corner验证和可靠性测试的,需要多注意~ 这也是很多公司喜欢选择被头部企业验证过的量产芯片原因;

今天,小二和大家介绍下,芯片设计完成后,一般会经过的几次关键投片

本文目录:

  • 什么是MPW?为什么要MPW?

  • 晶圆生产角度真正了解MPW

  • 什么是FullMask

  • 什么是ECO

  • 什么是Corner片


1

什么是MPW,为什么要MPW


MPW和电路设计PCB的拼板打样类似,全名叫Multi Project Wafer多项目晶圆,是将不同芯片公司基于相同工艺设计的芯片放在同一晶圆上流片;

晶圆厂每年都会有固定的几次MPW机会,叫Shuttle (班车),到点即发车,是不是非常形象


不同公司拼Wafer,得有个规则,MPW按SEAT来锁定面积,一个SEAT一般是3mm*4mm的一块区域,一般晶圆厂为了保障不同芯片公司均能参与MPW,对每家公司预定的SEAT数目会限制;(其实SEAT多了,成本也就上去了,MPW意义也没有了)


因为是拼Wafer,因此通过MPW拿到的芯片数目就会很有限,主要用于芯片公司内部做验证测试,也可能会提供给极少数的头部客户;


从这里大家可能已经了解了,MPW是一个不完整的,不可量产的投片;


那,为什么要做MPW呢?


因为芯片投资太贵了,而基于新工艺或者变化较大的新设计,如果设计有问题,投片的最差结果可能是无法点亮,或者关键的功能,性能不及预期,小则几百万,多则上千万打水漂;


MPW投片成本小,一般就小几十万,可以很好降低风险;


需要注意的是,因为MPW从生产角度是一次完整的生产流程,因此其还是一样耗时间,一次MPW一般需要6~9个月,会带来芯片的交付时间后延;



2

晶圆生产角度真正了解MPW


毕竟芯片加工还是一个相对复杂的过程,我相信很多朋友看完第一节,和小二之前理解的晶圆结构,是下图的,一个框归属于一个芯片公司
图片:CUMEC服务平台
实则不然,这就需要和晶圆的生产流程的光刻技术相关了;
现阶段的光刻技术DUV/EUV等,大多采用缩影的方式进行曝光,如下图所示

图片:CUMEC服务平台
采用1:5 放大的mask,对晶圆进行曝光,一次曝光的矩形区域通常称为一个shot,完成曝光后,光刻机自动调整晶圆位置,对下个shot进行曝光,如此循环(Step-and-Repeat),直到整个晶圆完成曝光,而这一个Shot的区域,则是大家一起分担SEAT的区域;
如下示意图中,一个Shot里面划分4个小格,每个格子给到一家厂商的设计
图片:CUMEC服务平台图片:CUMEC服务平台

一般而言,MPW晶圆一般最多20个用户分享;


3

什么是FullMask


FullMask,“全掩膜”,即制造流程中的全部掩膜都为某个设计服务,即上节中所有Shot里都是同一家的;


图片:CUMEC服务平台


FullMask的芯片,一片晶圆可以产出上千片DIE;然后封装成芯片,可以支撑大批量的客户需求;


4

什么是ECO


如果MPW或者FullMask的芯片,验证有功能或者性能缺陷,就需要改版了,也经常会用到ECO这个词;


ECO,即Engineering Change Order的缩写,指工程改变命令,简单来说就是手动修改集成电路的过程,换句话说,就是直接手动修改netlist。


ECO可以发生在Tapeout之前,过程中,或者之后;Tapeout之后的ECO,改动少的可能仅需要改几层Metal layer,改动大的话可能需要动十几层Metal layer,甚至重新流片;


有的芯片设计公司,芯片可以ECO 5次以上,也是刷新了小二的认知;


5

什么是Corner片


大家知道,芯片的生产制造是一个化学&物理过程,


工艺偏差(包括掺杂浓度、扩散深度、刻蚀程度等)会导致不同批次晶圆之间,同一批次不同晶圆之间,同一晶圆不同芯片之间的性能都是不相同的


在一片wafer上,不可能每点的载流子平均漂移速度都是一样的,随着电压、温度不同,它们的特性也会不同,把他们分类就有了PVT(Process,Voltage,Temperature)


而Process又分为不同的corner:


  • TT:Typical N Typical P

  • FF:Fast N Fast P

  • SS:Slow N Slow P

  • FS:Fast N Slow P

  • SF:Slow N Fast P



为了保证性能,在正式量产前,芯片都会投专门的Corner片,用于验证工艺偏差在设计范围内;


如下是55nm Logic工艺片的例,拟定的corner split table


转自 MMIC求同存异


  • #1 & #2 两片pilot wafer,一片盲封,一片测CP

  • #3 & #4 两片hold在Contact,为后道改版预留工程wafer,可以节省ECO流片时间

  • #5~#12 八片hold在Poly,等pilot的结果看是否需要调整器件速度,并验证corner

  • 除了留有足够的芯片用于测试验证,Metal Fix,还应根据项目需求,预留尽可能多的wafer作为量产出货

MMIC求同存异:流片Corner Wafer介绍


你手上的样片,是什么类型的样片?如果是未经过Corner测试和可靠性测试的,需要多注意~ 这也是很多公司喜欢选择被头部企业验证过的量产芯片原因;


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