Digital Design Studio 2.1.2:设计旁边的虚拟晶圆厂vFactory与可追溯来源的ALcad模型

Digital Design Studio 2.1.2新增可以实地漫游并进行仿真的虚拟晶圆厂vFactory,与DDS、ALcad并列。ALcad会记录导入模型与制造规则的来源,工艺设计套件选择器也会显示每个套件的来源。

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Digital Design Studio 2.1.2.1是2.1.2版的首个公开构建版本。它在DDS和ALcad旁边开启了第三个领域。vFactory是同一个应用中的虚拟半导体晶圆厂:在参考晶圆厂里四处走走,观看生产仿真在厂内运行,深入EUV光刻机内部,并看看DDS中的版图如何变成晶圆。

ALcad现在在导入制造商模型时会记录其来源,并用来源明确的制造规则检查电路板,工艺设计套件选择器也会显示每个套件的来源。下面逐一介绍新功能。

设计旁边的虚拟晶圆厂:vFactory

在产品菜单中选择vFactory,就能像在DDS和ALcad之间切换一样进入晶圆厂。首个画面会打开我们自主构建的参考逻辑晶圆厂:300台设备(其中包括4台EUV光刻机)按实际尺寸分布在洁净室、风机层、下层支持区(subfab)和公用设施层这四个楼层。

设备数量可以在200到400台之间调整;导入完整的晶圆厂模型后,vFactory会自动布置区域、设备排布,以及连接存储柜和装载口的天花板轨道网络。参考晶圆厂是我们自主构建的合成示例,没有照搬任何公司的工厂,其中所有数值都是有文档说明的假设,因此你可以了解晶圆厂的运作方式,而不会把示例误当成真实工厂数据。

参考晶圆厂各工艺区的设备数量

默认布局中的300台设备

参考晶圆厂各工艺区的设备数量. Values are listed in the data table below.光刻44刻蚀56薄膜64扩散16离子注入16CMP20湿法清洗36量测48
Source / method: Digital Design Studio 2.1.2中的vFactory参考晶圆厂。设备数量是Altifigence为合成示例晶圆厂所做的假设,并非真实工厂的数据。

最小值 — 扩散: 16 台. 最大值 — 薄膜: 64 台.

参考晶圆厂各工艺区的设备数量 · 数据 · 单位: 台 · 来源: Digital Design Studio 2.1.2中的vFactory参考晶圆厂。设备数量是Altifigence为合成示例晶圆厂所做的假设,并非真实工厂的数据。 · 期间: 默认300台布局
类别数值 (台)
光刻44
刻蚀56
薄膜64
扩散16
离子注入16
CMP20
湿法清洗36
量测48
  1. 光刻

    4台EUV光刻机、16台DUV光刻机和24台涂胶显影设备。

  2. 刻蚀

    介质刻蚀与导体刻蚀。

  3. 薄膜

    CVD、PVD和ALD沉积。

  4. 扩散

    成批处理晶圆批次的扩散与退火炉。

  5. 离子注入

    离子注入机。

  6. CMP

    层与层之间的平坦化。

  7. 湿法清洗

    批量清洗与单批次清洗。

  8. 量测

    CD-SEM、套刻与薄膜量测,以及缺陷检测。

走进晶圆厂参观

选择Walk,就会以人眼高度从更衣室出发。用W、A、S、D或方向键移动,按住Shift加速,按E打开附近的门。墙壁、门和设备会像真实建筑一样挡住去路,所以穿过风淋室走向工艺区的路线,感觉就像实地参观,而不是飞行浏览。

其他视图帮助你辨明方位。玩偶屋视图会把四个楼层分开展示,2D地图依然是可编辑的平面图,在小地图上选一个点就能走过去。标签会介绍设备和工艺区,Measure以毫米为单位显示距离和高度差,楼层之间通过楼梯或电梯移动。

参考晶圆厂导览

按下Play tour会替你走完路线,并在每一站停下,让你阅读说明。

  1. 更衣与风淋

    导览从每次洁净室参观的起点开始,也就是进入工艺区之前。

  2. 光刻

    在晶圆每一层印上图形的区域。

  3. 刻蚀与薄膜

    一层又一层去除材料、沉积新薄膜的设备。

  4. 扩散与离子注入

    决定硅的电学特性的炉管和离子注入机。

  5. CMP与湿法工艺

    在下一层之前研磨并清洗表面的步骤。

  6. 量测

    在各工序之间测量和检查晶圆的设备。

  7. EUV

    导览最后来到印出最关键图形的EUV光刻机。

观看晶圆厂仿真的运行过程

场景背后运行着离散事件晶圆厂仿真。把晶圆批次投入参考晶圆厂后,引擎会安排每一道工序,包括派工、批处理、换型准备、故障和维护。每次运行都有随机种子,同样的模型和同样的种子总会得到相同的结果。

运行结束后,可以在3D晶圆厂中回放。你可以暂停、从实时速度加快到最高100,000倍,或直接跳到任意时刻。设备状态、批处理以及设备之间的FOUP移动都完全按照引擎记录的事件重现,设备和批次检查器会把所选时刻的数值与最终结果并排显示。

选择刻蚀设备或检测设备时,会打开一个用公开实测数据(BOSCH等离子刻蚀和SECOM数据集)构建的小模型。每个面板都会注明来源,显示输入和测试指标,并标明这是教学演示。

走进EUV光刻机

晶圆厂中的每台EUV光刻机都可以打开查看。内部视图会显示光从光源到晶圆所经过的路径,并可在NXE、High-NA和Hyper-NA之间切换,扫描动作的时序则来自与计算面板相同的光预算引擎。

EUV计算面板会逐步追踪光预算:光源能量有多少到达中间焦点,经过Mo/Si多层膜反射镜后还剩多少,最终有多少到达晶圆。你可以从可编辑的示例开始,并看到每一项假设都被明确标为假设。

从你的版图到虚拟晶圆

在Cloud中,点击DDS GDS查看器中的Send to vFactory,就能看看版图在300 mm晶圆上可能的结果。vFactory会打开Design to wafer,根据版图尺寸计算晶粒图,把晶圆批次投入参考晶圆厂,并用Poisson、Murphy和聚类良率模型给出良率,每个模型都会显示其缺陷密度假设。生产周期时间来自晶圆厂仿真,结果也可以随项目一起保存。

从版图到晶圆

从DDS中的设计到vFactory良率估算的一条路径。

01GDS版图GDS版图02晶圆图晶圆图03投入晶圆厂的批次投入晶圆厂的批次04良率与交期良率与交期01GDS版图GDS版图02晶圆图晶圆图03投入晶圆厂的批次投入晶圆厂的批次04良率与交期良率与交期
  1. GDS版图

    在DDS中选择版图,其尺寸决定晶粒大小。

  2. 晶圆图

    vFactory把晶粒排布在300 mm晶圆上,并计入划片道。

  3. 投入晶圆厂的批次

    晶圆批次投入参考晶圆厂,逐道工序排程。

  4. 良率与交期

    Poisson、Murphy和聚类良率,以及来自仿真的生产周期时间。

来源可追溯的ALcad模型与规则

现在可以直接从制造商网页导入制造商的SPICE模型。ALcad会原样保存原始文件,记录其来源(网址、文件名、SHA-256哈希、时间和许可证),并告诉你它是普通SPICE、PSpice、LTspice、加密格式还是Verilog-A,让你在基于它搭建电路之前就知道哪些能够运行。在Cloud中导入的模型仅供你本人使用。

在电路板方面,制造DRC会依据来源明确、版本固定的制造商规则集检查版图。这些检查已在一组参考电路板上与KiCad 9的结果进行比对,结果面板也会说明所依据的规则和比对。

Linux桌面应用中的QEDA新增了transmon焊盘、四分之一波长CPW谐振器和馈线的参数化单元。运行DRC后,会针对同一几何形状显示理想CPW的阻抗和谐振频率估算值;修改输入后,旧的估算值会被隐藏,直到你重新运行检查。

显示来源的工艺设计套件

选择工艺设计套件(PDK)时,选择器现在会显示它的来源:发布链接、许可条款、通往制造的途径、上游项目的成熟度,以及Digital Design Studio已验证的范围。无法实际制造的套件会明确标示。可展开的指南介绍了能把设计做成真实芯片的公开多项目晶圆(shuttle)计划。

仿真引擎也会用已知精确解的问题进行检查:SPICE使用分压器以及RC、RL、RLC电路,扩散使用高斯和erf分布,FDTD使用平面波、理想导体、菲涅耳反射和谐振,并测量分辨率提高时误差缩小的速度。

其他变化

只重启应用的更新。 在Windows上,应用内更新现在只会重启Digital Design Studio,而不会要求你重启Windows。

通知一目了然。 仪表板会显示通知气泡,通知列表也更易浏览。

从上次停下的地方继续。 回到窗口时,未保存的编辑内容和之前打开的面板都会保留。

更快进入Cloud。 仪表板和设置窗口现在会在打开时才加载,因此Cloud首个页面下载的代码大幅减少。

14种语言。 vFactory的界面、导览和计算面板与应用的其他部分一样,支持全部14种界面语言。

已知限制。 在搭载Intel Iris Xe显卡的电脑上,每次打开再关闭EUV光刻机的内部视图,共享GPU内存占用就会增加约16.6 MB;每次将3D quality在Medium和Low之间切换,则会增加约32–36 MB。后续版本会修复这个问题。

2.1.2版用一个应用串联起设计与制造:在DDS中设计模块,在ALcad中准备电路和电路板,在vFactory中追踪它变成晶圆的过程。打开vFactory并开始导览,看看你的设计将走向何方。


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