Fab厂常见工艺平台

2024-04-28 22:52
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本文主要是介绍Fab厂常见工艺平台,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

  00、一些背景分享      


之前在IDM厂待的时候,留学归来的CTO因为乙方的MES系统 工艺建模不支持模块及模块间的相互复用 大发雷霆,反复强调这个对工艺平台的复用特别重要,而我们的乙方连带甲方都一脸懵逼无法理解,后来才知道这个平台应该是大的产品路线了;

在半导体制造中,"Fab厂"通常指的是制造工厂(Fabrication Plant),而"工艺平台"(Technology Platform)指的是用于生产半导体芯片的特定工艺流程集合。这些工艺流程包括光刻、蚀刻、沉积、离子注入、金属化、清洗、测试等多个步骤,它们共同构成了制造芯片所需的全套技术。这个工艺平台的概念其实是研发阶段的,但是对应的FAB就是不同的产品路线用的大的工艺流程集合,如果要考虑和FAB厂的设备能力集成(这也是一个千锤百炼的过程),确实是集成好经过反复验证发布的模块复用对应研发部门就特别重要了。

01、Fab厂常见工艺平台关键点


以下是"Fab厂常见工艺平台"的一些关键点:

1. **CMOS技术**:互补金属氧化物半导体(CMOS)是最常见的半导体工艺平台,用于制造逻辑和模拟芯片。

2. **特殊工艺**:除了CMOS,还有用于特定应用的特殊工艺,如MEMS(微电机系统)、BiCMOS(双极CMOS)、BCD(双极CMOS DMOS)等。

3. **节点技术**:工艺平台通常与特定的技术节点相关联,如90nm、65nm、45nm、28nm、14nm、7nm等,节点越小,芯片集成度越高。

4. **设计规则**:每个工艺平台都有一套设计规则,指导芯片设计师如何在该工艺下设计芯片。

5. **IP核和库**:工艺平台提供预先设计好的IP核和电路库,帮助设计师快速开发芯片。

6. **PDK (Process Design Kit)**:工艺平台包括PDK,它是一组用于芯片设计的工具和数据,包括晶体管模型、设计规则检查(DRC)和版图与原理图对比(LVS)等。

7. **可靠性和性能**:工艺平台的设计需要考虑芯片的可靠性、性能、功耗和成本。

8. **兼容性**:工艺平台需要与Fab厂的设备和材料兼容,以确保生产过程的顺利进行。

9. **研发投入**:开发新的工艺平台需要巨额的研发投入和多年的技术积累。

10. **市场定位**:不同的工艺平台针对不同的市场和应用,如移动处理器、汽车电子、高性能计算等。

11. **技术演进**:随着技术的发展,工艺平台会不断演进,以支持更小的特征尺寸和更高的集成度。

在Fab厂中,选择合适的工艺平台对于确保芯片设计的成功和生产效率至关重要。随着半导体技术的不断进步,新的工艺平台会不断被开发出来,以满足市场对更高性能和更低功耗芯片的需求。

Foundry的业务是晶圆代工服务,客户是芯片设计公司,客户在产品定义阶段就会确定芯片产品所使用的制程,并按照确定的制程以及对应工艺的设计包(PDK)进行设计,相关设计完成后,将相关设计文件交付Foundry,Foundry采用相应工艺节点的生产线进行生产。

02、Foundry常见的工艺平台


包括:

01、独立式非易失性存储器

在独立式非易失性存储器平台,以常见的代工产品NOR Flash为例,随着工艺节点的前进,NOR Flash存储单元面积显著缩小,存储容量和工作温度的上限显著提升,产品差异显著,在90nm及以上的产品以存储容量小于16Mb为主,主要应用于一般消费类的产品;而更为先进的工艺节点,如65/55nm及以下,其产品以存储容量大于32Mb为主,主要应用于高端消费类、工控与汽车等领域的产品。

以65/55nm工艺节点为例,有的FAB厂提供的工艺类型可分为定制化方案和通用化方案。定制化方案包括优化升级的器件结构、定制化的IP设计服务,在涉及极限条件的cell(元胞)尺寸设计部分,提供相应的定制化的技术解决方案。通用化方案以满足客户的标准化需求为主,较为常见的是填线。

台积电可提供0.5µm-28nm节点的多种嵌入式闪存工艺,主要用于汽车电子及 MCU。联电主要提供0.35µm-40nm的eFlash、EEPROM、eMTP闪存工艺,其eOTP、eFuse工艺已推进至28nm。华虹提供0.35µm-55nm的NOR Flash 及EEPROM等行业通用的闪存架构工艺。

02、嵌入式非易失性存储器

在嵌入式非易失性存储器平台,以常见的代工产品MCU为例,90nm及以上的产品性能以追求超低漏电(超低静态功耗)为主,运算速度较低,通常应用于小于100MHz、长待机模式的产品,如智能穿戴、胎压监测、各类表计等;

而更为先进的工艺节点,如65/55nm及以下,其产品性能则更加追求高速运算等性能的提升,通常应用于大于100MHz、常运行模式的产品,如工业控制、汽车域控、智能家电等。此外,不同工艺节点的MCU产品设计基于的内核也会存在差异,如前者较多采用M0+内核,后者则会开始采用M3/M4 等。

以MCU为例,不同工艺节点产品在频率、运算速度和应用领域等存在显著差异。嵌入式非易失性存储器的趋势:更小存储单元面积、更大存储容量和更优读写性能的代工产品。

03、逻辑与射频

在逻辑与射频平台,代工产品为逻辑/射频芯片,在90nm及以上的产品以低速应用为主,如无线键鼠、收音机等产品;而更为先进的工艺节点,如 65/55nm及以下,其产品性能则更加追求主频等性能的提升,如应用于蓝牙、WiFi的产品。

目前台积电的射频工艺平台可提供包括28nm-16nm节点在内的各类高性能、低功耗射频产品,主要用于5G通讯、物联网等领域,其图像传感器平台的节点覆盖范围为0.5µm-28nm,应用于各类消费电子产品。而在射频领域具有优势的格罗方德拥有业界最完整的绝缘体上硅(FD-SOI)生态,并可提供高性能锗硅(SiGe)、双极CMOS(BiCMOS)等工艺平台,在无线网络、卫星通讯和通信基础设施应用领域具有优势,同时,格罗方德的显示驱动工艺平台主要覆盖55nm-28nm。

04、功率器件平台

功率器件对器件的特殊性能而非基础计算能力有极高要求,例如高电压、大电流、抗高温及辐射能力,以及开关速度等性能,因此对制造中的工艺制程节点要求相对较低,对特色工艺制造优化能力要求更高。目前,全球功率半导体市场份额仍以英飞凌、德州仪器、安森美、ST等IDM厂商为代表的欧美日企业为主。国内华虹在高压MOSFET(超级结MOSFET)及 IGBT方面有较强的工艺优势。

05、模拟与电源管理

相对于数字芯片,模拟芯片主要提供自然界信号如光、声、温度、压力等与数字信号之间的转换与管理,主要分为电源管理与信号链芯片等主要功能类型。因此,与高算力、高性能要求的数字芯片不同,模拟芯片的先进性主要体现在电路速度、分辨率、功耗、稳定性、信噪比、失真率等特殊要求上,对晶圆制造中的工艺节点要求相对较低。

技术工艺先进性方面,目前台积电、联华电子等可以提供90nm以下基于BCD工艺的模拟与混合信号产品代工,其中台积电的模拟处理产品覆盖0.5µm-16nm工艺节点,第三代BCD工艺已前进至40nm,联华电子的BCD工艺覆盖0.5µm-55nm工艺节点。华虹为国内较早实现90nm BCD电源管理工艺平台量产的企业,并提供eFlash-BCD集成工艺。 

这篇关于Fab厂常见工艺平台的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/944479

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