白板讲堂 | 我们如何协助客户从芯片设计走向量产


一枚芯片从设计到大规模生产,是一项高成本、高风险且高度复杂的工程。


本期的白板讲堂

Scott会讲解ASML如何协助客户完成芯片制程中的四个关键阶段:设计(Design)开发(Develop)试产(Pilot)量产(Mass Production)



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今天的白板讲堂将回答这个问题:芯片从设计到量产如何实现?


在此前的白板讲堂上,我们着重探讨的是ASML的先进技术。其实,我们的核心使命是为客户——芯片制造商提供优质服务。我本人同时有芯片制造商和ASML的工作经历,所以这次讲堂我希望跟大家分享一下芯片从设计到量产的全过程


现在,我在白板上绘制了产量与时间的函数关系图。首先要说明,设计芯片并进入大规模量产是一项十分昂贵、高度复杂并伴有一定风险的工作。因此,我们要确保整个过程准确无误。这个过程主要包括四个阶段:第一阶段是“设计阶段”。在此阶段,我们的客户设计出要刻(曝光)到片上的能实现特定性能的电路图ASML在这一阶段会在满足客户需求的前提下,不断优化方案,使之能通过光学系统成像。我们的计算光刻产品在此阶段就会应用。


第二阶段是“开发阶段”。这一阶段最大的问题是,我们是否能将设计出来的电路图(即 设计图)成像在片上?即是否能够将这一设计图刻(曝光)到晶圆上。这个阶段在非常小的范围进行实验。我们通过少量光刻机去探索曝光的最佳设置。


不过,即使我们找到了最优值,它也仅适用于部分光刻机、少量晶圆,并不能直接应用于大规模生产,因为此时的工艺窗口非常小。“工艺窗口”是指在一定的工艺变化范围内,设计图能被刻(曝光)到片上;一旦超出该范围,则无法实现。

 

现在,我们聚焦到“试产阶段”。这个阶段,我们重点是尽可能扩大工艺窗口,以便将更多的光刻机导入生产。光刻机数量越多,会引入的变量就越多,因此我们要确保工艺窗口可以兼容这些变量扩大工艺窗口是为了所有量产用光刻机的匹配,须确保他们在套刻精度、关键尺寸和其他重要指标上的匹配。一旦匹配成功,即可投入量产。

 

试产阶段之后,便进入最终的“量产阶段”。此时,客户的目标是,在尽可能提高产量的同时,最大化良率。因此ASML在此阶段的角色会有所变化。此时,我们的指标更关注于设备的正常运行时间。光刻机之间是否匹配?它们工作时长是多少?两次故障之间的平均时长又是多久?我们担心产线上是否存在冗余及类似情况。还有当故障发生时,我们是否能快速切换光刻机?所有这些都是为了助力客户实现产量最大化的目标,确保光刻机365天7x24小时不停歇地生产芯片。




从芯片设计到实现量产走过的路程漫长而充满挑战,好在有ASML的工程师们孜孜不倦的工作,协助芯片量产,推动体积更小、运行速度更快、能耗更低的芯片走进我们的生活。

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