在芯片设计中,电路设计及版图设计完成,然后提交GDS数据给Foundry厂生产加工,回片后进行功能、性能测试。测试过程中可能发现一些问题,需要对电路进行修改。从电路修改复杂度、时间及成本考虑,通常会判断是否可以通过FIB、或者ECO的方式,来达到电路修改的目的。如果改动很大,需要重新Tapeout,本文暂不讨论。
那么,什么情况下FIB方式修改电路?什么情况下ECO方式修改电路?
什么是FIB?FIB,全称Focused Ion Beam,聚焦离子束。通过聚焦的镓(Ga)离子束,对芯片表面进行纳米级切割、沉积或材料分析,实现芯片的物理修改和微观结构观测。
FIB一般应用于什么情况?
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芯片的电路修改
这个是直接对流片回来的芯片,进行金属切割、或者连接。一般适合只需要局部修改。FIB完成后,可以快速验证修改是否满足设计要求,不需要修改Mask,也不需要重新流片。
从我多次准备FIB的方案材料看,FIB能够修改多层金属,可以修改到比较底层的金属,也能够跨层连接等等。
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失效分析与结构观测
通过截面切割(Cross-Section),观察芯片内部结构,定位电特性与物理缺陷(如晶界缺陷、金属层断裂)。结合透射电镜(TEM)样品制备,分析材料成分和微观结构。
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测试点引出与信号探测
在复杂线路中引出测试点(Probing Pad),便于探针台或电子束(E-beam)直接观测内部信号。
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快速样片验证
在产品量产前,通过FIB修改工程样片(Engineering Sample),加速客户验证和功能调试。
从以上应用情况看,FIB虽然能够快速修改电路,但是成本高,且只适用局部范围的修改。
在了解了什么情况下FIB方式修改电路,接下来,我们看下什么情况下ECO方式修改电路。
什么是ECO?ECO,全称Engineering Change Order,工程改变命令。
ECO一般应用于什么情况?
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Tapeout前的ECO
常见于数字PR设计中,在RTL固定不能修改后,还没Tapeout出去前进行的修改。模拟版图及TOP级版图,在Tapeout出去前的修改,一般不说是ECO。所以,接下来我们只关注Tapeout过程中的ECO,及Tapeout后的ECO。
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Tapeout过程中的ECO
Foundry厂已经制作了Mask,或者已经生产了部分层次。若Foundry厂尚未完成所有层次的生产(如仅完成器件层),可暂停生产并修改相关层次的版图,重新制作部分Mask。不需要修改的Mask可以继续使用。这种情况的ECO,代价较小,一般只需要增加制作新Mask的费用,以及数天延期。
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Tapeout后的ECO
Foundry厂已经生产了所有层次,或者已经回片。这时ECO代价就比较大。除了要重新做Mask,还会涉及到需要上线Wafer,及交付延期。
在实际项目中,为了给后续可能的改版ECO,一般会Hold住部分Wafer,这些wafer只生产到器件层,或者说到低层金属层。这样做的好处是,既可以为后续ECO做准备,又对交付期影响较小。
在修改芯片设计时,FIB和ECO适用情况有较大区别,FIB适用快速,局部修改,ECO适合复杂、全局的修改。但是也有同时配合的情况,比如利用FIB方式,快速分析定位问题,及修改芯片的电路,然后快速测试验证,再通过ECO方式修改后续在线的Wafer。
总之,FIB和ECO方式修改电路,都是为了降低芯片设计成本、以及降低风险。