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对于一个新工艺节点,FAB 厂先设定 device 种类和目标 target,至于这些 target 怎么来的,可以有很多途径,落后的 FAB 厂一般都可以通过业内其他 FAB 厂 device 的 performance 猜到对方 device 的 target,或者其他不可言明的途径得到 device list 和 device target,对于工艺领先的公司,研发投入都是巨大的,每一代通过 device 仿真,能够得到一个理论的目标值,只要没有新的特殊工艺引入,仿真都能作为指引,来获得目标值,如果工艺开发困难比预期的大,可能会降低 target 来 meet 目标完成的开发周期,实在是逼近极限了,开发周期也可能会变动、修改,当然,落后的公司也会去仿真,看能不能达到拿到的 target 值的水平,只不过落后的公司就是全方位落后领先的公司,连开发能力,人员素质,经验都会有很大差别,如果先进的公司一直人员稳定,落后公司在 FAB 工艺节点上几乎没法超越先进公司,别看三星天天喊着自己要量产 3nm 工艺了,但实际三星的订单远不如台积电,三星工艺的主要问题是同节点比台积电漏电大得多,漏电大就意味着功耗高,表现就是手机发热,待机时间和使用时间都比别人短,现在手机性能其实略有过剩,如果能保证明显更长的使用时间,恐怕略微降频都可以接受。 新工艺通过一定的开发过程,工厂宣布他们工艺平台 device 差不多了,可以开始拉客户进来同步验工艺了,有的时候客户等不及,会进的更早,跟 FAB 一起开发工艺,这个时候是问题最多的时候,inkine,WAT,验证用的芯片在过程中都可能发现工艺的巨大问题,有的会严重影响 device 工作,有的会有可靠性问题,有的会杀良,针对发现的问题,工厂要去解决问题,对 device 特性有巨大影响的,比如改变了某个工艺,导致 VT 和 Idsat 有巨大变化,但是向好的方向变化,经过一定的验证手段证明工艺改进具有可重复性,没有可靠性问题,评审可以变更工艺框架,或者关键工艺步骤,这种情况一般称作不同的 BKM(Best Knowledge of Methodology) 版本,工艺开发过程中一般会经过多个 BKM 叠代,直到 device fix,工艺平台可靠性 pass,以这个最终版本 device 特性做出的 model 一般是最终版本的 PDK。 对于一个相对成熟一些的平台,产品进来后发现良率不够稳定,有的是 defect 造成的,有的是一些工艺步骤稳定性不足,或者工艺步骤有一些缺陷造成的比如光刻胶显影不干净,导致后续的注入不完全,wafer 中心和边缘的某些层次的某些结构尺寸差异太大,膜层厚度差异太大,刻蚀速率片内均匀性不足,等等问题,通过单项工艺的优化,可以改善的,不影响器件特性的一些优化动作,一般成为 CIP(Continue Improvement Plan),跟它对应的是 CIT,就是 Continue Improvement Team,由持续改善小组来执行持续改善的计划,最终达到良率提高的目的,降低工艺的 D0 到比较接近理论值为止,此时工艺平台变成了成熟平台,这个时候,一般不同 die size 的产品进来投片,良率水平都会比较稳定,尽管 gross die 数量少的芯片良率会低一些,但这也是比不成熟的时候良率要高很多,关键是量产稳定性好。 那么大家应该知道 BKM, PDK, CIP 这 3 者之间的关系了吧!我们来总结一下: 通过 BKM 版本的叠代,得到初版到终版的 PDK,而 CIP 可以是任何情况下对良率有改进作用的工作,这个良率不单单指 CP 的良率,也包括 line yield,因为如果把 inline 缺陷比例算进去了的话,也相当于在杀良,只不过这个缺陷的大小,位置对真实的产品是否会形成真实的良率损失是不一定的,比如一个导电的粒子掉在了空旷的地方,它就不会影响电路性能,也就不会造成真实的良率损失,相反,如果它掉在两条导线之间就很可能造成电路失效。