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。
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
最小值 — 擴散: 16 台. 最大值 — 薄膜: 64 台.
| 類別 | 數值 (台) |
|---|---|
| 微影 | 44 |
| 蝕刻 | 56 |
| 薄膜 | 64 |
| 擴散 | 16 |
| 離子佈植 | 16 |
| CMP | 20 |
| 濕式清洗 | 36 |
| 量測 | 48 |
微影
4台EUV曝光機、16台DUV曝光機與24台塗佈顯影機。
蝕刻
介電質蝕刻與導體蝕刻。
薄膜
CVD、PVD與ALD沉積。
擴散
以批次處理晶圓批的擴散與退火爐。
離子佈植
離子佈植機。
CMP
層與層之間的平坦化。
濕式清洗
批次清洗與單批清洗。
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。
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。
微影
在晶圓每一層印上圖案的區域。
蝕刻與薄膜
一層又一層去除材料並沉積新薄膜的設備。
擴散與離子佈植
決定矽電性的爐管與離子佈植機。
CMP與濕式製程
在下一層之前研磨並清洗表面的步驟。
量測
在各步驟之間量測與檢查晶圓的設備。
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。
GDS佈局
在DDS中選擇佈局,其尺寸決定晶粒大小。
晶圓圖
vFactory將晶粒排列在300 mm晶圓上,並計入切割道。
晶圓批投入晶圓廠
晶圓批投入參考晶圓廠,逐步排程。
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。