Digital Design Studio 2.1.2:設計旁的虛擬晶圓廠vFactory與可追溯來源的ALcad模型

Digital Design Studio 2.1.2新增可以實地走訪並進行模擬的虛擬晶圓廠vFactory,與DDS、ALcad並列。ALcad會記錄匯入模型與製造規則的來源,製程設計套件選擇器也會顯示每個套件的來源。

文章段落

Digital Design Studio 2.1.2.1是2.1.2版的首個公開組建。它在DDS與ALcad旁開啟第三個領域。vFactory是同一個應用程式中的虛擬半導體晶圓廠:走進參考晶圓廠四處參觀、觀看生產模擬在廠內運作、深入EUV曝光機內部,並看看DDS中的佈局如何變成晶圓。

ALcad現在匯入製造商模型時會記錄其來源,並以來源明確的製造規則檢查電路板,製程設計套件選擇器也會顯示每個套件的來源。以下介紹各項新功能。

設計旁的虛擬晶圓廠:vFactory

從產品選單選擇vFactory,就能像在DDS與ALcad之間切換一樣進入晶圓廠。第一個畫面會開啟我們自行打造的參考邏輯晶圓廠:300台設備(包含4台EUV曝光機)以實際尺寸配置在無塵室、風扇層、次廠房(subfab)與公用設施層四個樓層。

設備數量可在200到400台之間調整;匯入完整的晶圓廠模型時,vFactory會自動配置區域、設備排列,以及連接儲存櫃與裝載埠的天花板軌道網路。參考晶圓廠是我們自行打造的合成範例,並未仿造任何公司的工廠,其中所有數值都是有文件說明的假設,因此你可以了解晶圓廠的運作方式,而不會把範例誤當成真實工廠資料。

參考晶圓廠各製程區的設備數

預設配置的300台設備

參考晶圓廠各製程區的設備數. Values are listed in the data table below.微影44蝕刻56薄膜64擴散16離子佈植16CMP20濕式清洗36量測48
Source / method: Digital Design Studio 2.1.2中的vFactory參考晶圓廠。設備數量是Altifigence為合成範例晶圓廠所做的假設,並非真實工廠的資料。

最小值 — 擴散: 16 台. 最大值 — 薄膜: 64 台.

參考晶圓廠各製程區的設備數 · 資料 · 單位: 台 · 來源: Digital Design Studio 2.1.2中的vFactory參考晶圓廠。設備數量是Altifigence為合成範例晶圓廠所做的假設,並非真實工廠的資料。 · 期間: 預設300台配置
類別數值 (台)
微影44
蝕刻56
薄膜64
擴散16
離子佈植16
CMP20
濕式清洗36
量測48
  1. 微影

    4台EUV曝光機、16台DUV曝光機與24台塗佈顯影機。

  2. 蝕刻

    介電質蝕刻與導體蝕刻。

  3. 薄膜

    CVD、PVD與ALD沉積。

  4. 擴散

    以批次處理晶圓批的擴散與退火爐。

  5. 離子佈植

    離子佈植機。

  6. CMP

    層與層之間的平坦化。

  7. 濕式清洗

    批次清洗與單批清洗。

  8. 量測

    CD-SEM、疊對與薄膜量測,以及缺陷檢測。

走進晶圓廠參觀

選擇Walk,就會以人眼高度從更衣室出發。用W、A、S、D或方向鍵移動,按住Shift加快速度,按E打開附近的門。牆壁、門與設備會像真實建築一樣擋住去路,因此穿過空氣浴塵室走向製程區的路線,感覺就像實地參觀,而不是飛越式瀏覽。

其他檢視方式可幫你掌握方位。娃娃屋檢視會把四個樓層分開呈現,2D地圖仍是可編輯的平面圖,在小地圖上點選位置就能走過去。標籤會說明設備與製程區,Measure以公釐為單位顯示距離與高度差,樓層之間則以樓梯或電梯移動。

參考晶圓廠導覽

按下Play tour會替你走完路線,並在每一站停下來,讓你閱讀說明。

  1. 更衣與空氣浴塵

    導覽從每次無塵室參觀的起點開始,也就是走進製程區之前。

  2. 微影

    在晶圓每一層印上圖案的區域。

  3. 蝕刻與薄膜

    一層又一層去除材料並沉積新薄膜的設備。

  4. 擴散與離子佈植

    決定矽電性的爐管與離子佈植機。

  5. CMP與濕式製程

    在下一層之前研磨並清洗表面的步驟。

  6. 量測

    在各步驟之間量測與檢查晶圓的設備。

  7. EUV

    導覽最後來到印出最關鍵圖案的EUV曝光機。

觀看晶圓廠模擬的過程

場景背後運行著離散事件晶圓廠模擬。將晶圓批投入參考晶圓廠後,引擎會排定每一個步驟,包括派工、批次處理、換線準備、故障與保養。每次執行都有種子值(seed),同樣的模型與種子值一定會得到相同結果。

執行結束後,可以在3D晶圓廠中重播。你可以暫停、從實際速度加快到最高100,000倍,或直接跳到任何時間點。設備狀態、批次與設備之間的FOUP移動都會完全依照引擎記錄的事件重現,設備與晶圓批檢視器則會並列顯示所選時間點的數值與最終結果。

選擇蝕刻設備或檢測設備時,會開啟以公開實測資料(BOSCH電漿蝕刻與SECOM資料集)建立的小型模型。每個面板都會標明來源、顯示輸入與測試指標,並註明這是教學示範。

走進EUV曝光機

晶圓廠中的每台EUV曝光機都可以打開來看。內部檢視會顯示光從光源到晶圓所經過的路徑,並可在NXE、High-NA與Hyper-NA之間切換,掃描動作的時序則取自與計算面板相同的光預算引擎。

EUV計算面板會逐步追蹤光預算:光源能量有多少抵達中間焦點、通過Mo/Si多層膜反射鏡後還剩多少,以及最後有多少到達晶圓。你可以從可編輯的範例開始,並看到每項假設都被清楚標示為假設。

從你的佈局到虛擬晶圓

在Cloud中,點選DDS GDS檢視器中的Send to vFactory,就能看看佈局在300 mm晶圓上可能的結果。vFactory會開啟Design to wafer,依佈局尺寸計算晶粒圖,將晶圓批投入參考晶圓廠,並以Poisson、Murphy與群聚良率模型呈現良率,每個模型都會顯示其缺陷密度假設。生產週期時間來自晶圓廠模擬,結果也可以隨專案儲存。

從佈局到晶圓

從DDS中的設計到vFactory良率估算的一條路徑。

01GDS佈局GDS佈局02晶圓圖晶圓圖03晶圓批投入晶圓廠晶圓批投入晶圓廠04良率與交期良率與交期01GDS佈局GDS佈局02晶圓圖晶圓圖03晶圓批投入晶圓廠晶圓批投入晶圓廠04良率與交期良率與交期
  1. GDS佈局

    在DDS中選擇佈局,其尺寸決定晶粒大小。

  2. 晶圓圖

    vFactory將晶粒排列在300 mm晶圓上,並計入切割道。

  3. 晶圓批投入晶圓廠

    晶圓批投入參考晶圓廠,逐步排程。

  4. 良率與交期

    Poisson、Murphy與群聚良率,以及來自模擬的生產週期時間。

來源可追溯的ALcad模型與規則

現在可以直接從製造商網頁匯入製造商的SPICE模型。ALcad會原封不動保存原始檔案,記錄其來源(網址、檔名、SHA-256雜湊、時間與授權),並告訴你它是一般SPICE、PSpice、LTspice、加密格式還是Verilog-A,讓你在以它為基礎設計電路之前,就知道哪些能執行。在Cloud中匯入的模型僅供你本人使用。

電路板方面,製造DRC會依據來源明確且版本固定的製造商規則集檢查佈局。這些檢查已在一組參考電路板上與KiCad 9的結果比對,結果面板也會說明所依據的規則與比對。

Linux桌面應用程式中的QEDA新增transmon焊墊、四分之一波長CPW共振器與饋線的參數化單元。執行DRC後,會針對同一個幾何形狀顯示理想CPW的阻抗與共振頻率估算值;修改輸入後,舊的估算值會隱藏,直到你重新執行檢查。

顯示來源的製程設計套件

選擇製程設計套件(PDK)時,選擇器現在會顯示它的來源:發布連結、授權條款、通往製造的途徑、上游專案的成熟度,以及Digital Design Studio已驗證的範圍。無法實際製造的套件會清楚標示。可展開的指南會說明能把設計做成真正晶片的公開共乘(shuttle)計畫。

模擬引擎也以已知精確解的問題進行檢查:SPICE使用分壓器與RC、RL、RLC電路,擴散使用高斯與erf分布,FDTD使用平面波、完美導體、菲涅耳反射與共振,並量測解析度提高時誤差縮小的速度。

其他變更

只重新啟動應用程式的更新。 在Windows上,應用程式內更新現在只會重新啟動Digital Design Studio,而不會要求你重新啟動Windows。

一眼掌握通知。 儀表板會顯示通知氣泡,通知清單也更容易瀏覽。

從上次中斷處繼續。 回到視窗時,尚未儲存的編輯內容與先前開啟的面板都會保留。

更快進入Cloud。 儀表板與設定視窗現在會在開啟時才載入,因此Cloud第一個頁面下載的程式碼大幅減少。

14種語言。 vFactory的畫面、導覽與計算面板,和應用程式的其他部分一樣支援全部14種介面語言。

已知限制。 在搭載Intel Iris Xe顯示晶片的電腦上,每次開啟再關閉EUV曝光機的內部檢視,共用GPU記憶體用量就會增加約16.6 MB;每次將3D quality在Medium與Low之間切換,則會增加約32–36 MB。後續版本會修正這個問題。

2.1.2版以一個應用程式串起設計與製造:在DDS設計區塊,在ALcad準備電路與電路板,在vFactory追蹤它變成晶圓的過程。打開vFactory並開始導覽,看看你的設計將走向何處。


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