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DFM技術複雜性增加 採用標準化佈局的整合DFM途徑興起

上網時間: 2006年11月24日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:可製造性設計  佈局  良率  伺服器  製程 

現在的可製造性設計(DFM)技術太過於複雜了!這是日前於美國加州蒙特瑞市舉行的Bacus光罩技術研討會中幾位發言人共同的看法。也因此,他們建議改為利用標準化佈局元素、庫單元或‘整合’的DFM方法,來解決這個問題。

“DFM太貴了,也很難以理解,”Cypress半導體公司負責製程整合技術開發的總工程師Artur Balasinski表示。他呼籲採用標準化、參數化的佈局元素,並透過更完善的IC佈局來改善可製造性。

英飛凌(Infineon)公司光學鄰近校正(OPC)專家Kai Peter透露,英飛凌公司對用於數位IC佈局設計庫單元應用了一種微影友好(lithography-friendly)的設計技術。他表示新建的流程能夠檢測在佈局中已經通過設計規則檢查(DRC)的‘熱點’。

“現在很難對於DFM的有關爭議加以評論,因為我們對於DFM是什麼尚未取得共識。” Mentor Graphics公司實體驗證業務部門的軟體開發工程師Fedor Pikus表示。明導公司正在開發一款‘良率伺服器’,他說,該伺服器可將整合方案中的不同工具和增強功能鏈結到DFM之中。

Balasinski表示,最佳化後的IC佈局能夠減少製程可變性,並簡化光罩製作。目前改進佈局品質有兩種途徑,一種是採用更為嚴格的設計規則,另一種是使用最佳化與參數化的單元結構校正法。這兩種方法中,第二種方法更為可行,Balasinski認為。“由於其佈局元素不多,因而很容易進行標準化。”他表示。

針對類比/RF設計,Balasinski認為諸如快速增加的功率泄漏、射頻的電容器耦合和元件失配等設計問題都能透過減少製程變化而加以緩解。不過,誰應該先採取行動呢?他問道,是製程開發人員、CAD工具供應商或是設計工程師?

就目前而言,Balasinski認為,‘設計性製造’(manufacturing for design,MFD)從各方面來看都優於DFM。例如,一般採用曝光校正的MFD方法來修復元件失配的問題,而不是採用DFM方法中針對間距和方向的設計規則,他表示。這意味著必須降低DFM的成本,他說。

DFM有待改善

在目前的設計流程中,設計與製造已經過於脫節,而CAD人員也缺乏製造相關的責任感,因而在製造時往往因太晚進行而無法再修改佈局。然而,這仍然存在著改善的空間,Balasinski指出,“目前我們只有少數的重要佈局元素會進行標準化,因此我們必須確定設計者有合適的產品組合可供選擇。”Balasinski表示。

參數化單元將隨著結構校正製程,例如確保最小化的關鍵尺寸足夠保證元件的可印性和品質。Balasinski指出,設計流程將可因此簡化,因為設計者可以從固定的佈局元素中作挑選。Balasinski展示了一個佈局樣本,並表示品質更好的單元不一定會佔用掉更大的面積。

標準化、參數化的佈局有許多優點,Balasinski說,除了節省設計規則的開發工作以外,還包括更好的矽晶模擬校正、改善的製程變異控制、可控制的OPC環境、更少的可變性、更佳的面積與品質折衷控制,以及對光罩關鍵尺寸更佳的控制和度量。

Balasinski透露,Cypress公司的CAD部門雖然一直強調設計規則的重要,“但也已經開始瞭解到更好的方法是使用參數化佈局,因為更多的設計規則便意味著更多的麻煩。”


圖:採用結構校正法(CBC)的IC設計流程透過標準化的佈局元素,能夠簡化可製性設計(DFM)。

當Balasinski強調類比/RF電路的重要時,英飛凌公司的Peter則更為關心數位晶片佈局的基礎庫單元。他指出,明導公司在其Calibre微影友好設計(LFD)產品中,提供了一個簡便的方式,只需透過‘按一個按鈕’就可為設計者提供必要的資訊以開發對於微影製程視窗較不敏感的佈局。

將LFD導入設計流程是一項挑戰,Peter表示,因為目標用戶是設計者,而非微影工程師。因此,“必須要有能夠根據問題的嚴重程度加以分類的簡單參數或LFD指示器。”除此之外,Peter表示,該方法需要指示微影熱點,並透過佈局最佳化來移除這些熱點。

庫單元的開發始於製程參數定案之前,Peter表示,然而,問題在於具強韌性的製程模型能否儘早就緒。此外,有關製程視窗的規格也非常重要,他說,因為大幅度的製程變異性將導致許多難以修復的問題出現。

英飛凌公司的流程是從畫好的庫單元,然後利用初步的製程模型執行OPC,並提供‘得分和提示’以便於改善佈局。隨後設計者就可以修改庫單元佈局。該流程具有‘類似DRC的外觀和感覺。’Peter指出。

然而,仍有許多工作有待完成。據Peter指出,目前的流程只提供‘簡單提示功能’,今後還需要進一步的改善。英飛凌公司希望能擺脫設計規則,改以基於模型、以模擬為導向且採用製程視窗的方法。

不同的任務

明導公司的Pikus表示,DFM包含多種技術,涵蓋了從設計到晶片製造的所有階段。它可以容納使用不同語言的各種用戶、具有廣泛定義或彼此不相容的多重目標,也能包容日益複雜的規則和檢查,他說道。

可限制性的設計規則透過解決一些良率損失區域的問題,就能夠簡化DFM,Pikus指出。但這樣也隱藏了DFM的複雜性,而未能有效地管理DFM,並且也因過於嚴密而無法取代DFM的最佳化,他表示,最實際的方法就是為IC設計者提供完全整合化的解決方案。

Pikus簡介了明導公司的Yield Server產品,能夠保存DFM資料庫,並管理DFM工具和強化的功能。它也能進行資料分析、製程資料和最佳化等要求,接著並輸出DFM資訊,同時解決工具與最佳化之間的衝突。

Yield Server能與設計者進行互動,並讓設計者選擇不同的抽象層次。它可以為各種不同的工具提供DFM分析資料,還能提供有關可製造性議題的整體設計級瀏覽、單元級瀏覽和詳細的多邊級瀏覽。

Yield Server可以同時處理來自不同工具的多種增強性能,他說,並取消任何“有問題的增強功能”,例如,加倍進行過孔可能會增加橋接的風險。

許多與會來賓表示,Yield Server聽起來相當具有潛力,但對於如何成為現實則仍有所疑問。Pikus透露,明導公司將在今年11月份發佈該架構的第一部份,“而隨著知識的累積,我們將提供更高層級的技術。”他表示。

此外,加州大學聖地牙哥分校博士候選人Chul-Hong Park在該會議中還討論到一種能用以檢測微影熱點的快速‘雙微影’(dual-graph)方法;他把這個方法稱為介於採用規則和模擬之間的混合方法。其結果相當類似於採用模擬的方法,但其執行時間要快得多,Park表示。然而,就故障檢測方面而言,它可能需要一些“額外的資源”。

Bacus DFM會議中的另外一篇論文則提及了Cypress公司一種名為Dosemapper的方法。該方法透過採用步進機啟動器補償CD誤碼的方式來提高關鍵尺寸的一致性,它對於65nm及更先進製程的IC可製造性具有相當大的影響,Cypress公司製程工程師Nazneen Jeewakhan指出。

葛立偉

Intel:DFM意味著隨時檢查製程的可變性

英特爾公司(Intel)將可製造性設計(DFM)定義為‘可避免和降低可變性的方法集’,Intel位於美國奧勒岡州Hillsboro邏輯技術開發中心先進設計總監Sunit Rikhi表示。“我們在定義技術過程中,已從來源上避免了製程的可變性。”

Intel的DFM方法包括了可限制性的設計規則。“由於多樣化導致了可變性,因此我們正對多樣化加以限制。”Rikhi說。他在日前英特爾開發者論壇(IDF)上發表該公司的DFM技術如何可因應製程挑戰的加劇。他說:“對於最近三個技術世代,我們已經開發出相關的基礎技術,即在製程定義中預先使用的推測性DFM微影模擬。透過正確的預測方法,我們開發了嵌入於製程設計規則中的光罩增強技術。”

那麼,如果缺乏能自行完整設計、製程開發和製造的公司們能夠與搭配Intel的平行製程與產品開發競爭嗎?他們可以運用商用化的DFM工具以共同最佳化設計與製程嗎?代工廠、無晶圓廠的新創企業和EDA供應商正不斷地提升其合作層次,VLSI Research公司總裁Risto Puhakka表示。

“一家公司能擁有自己的晶圓廠和製程開發無疑地將能為其提供DFM優勢;無晶圓廠的公司已在近幾年中已感受到莫大的痛苦。但我發現,代工廠在過去這些年來已經提供了對於EDA工具的鏈結,這對於縮小兩者之間的差距相當有幫助。”Puhakka表示。

代工廠開放製程資訊

過去,代工廠對於相關的製程資訊總是‘謹慎小心地保守秘密’。然而,一些無晶圓廠的公司如今已發展成為更大型的公司,他們開始要求代工廠和大型EDA供應商開發介面,因此DFM工具可以導入所需的資訊,例如台積電(TSMC)提供其65nm製程資訊。

“包括高通(Qualcomm)和賽靈思(Xilinx)等公司已經擁有非常強勢的DFM計劃。為了在DFM工具中引進製程資訊,他們是目前要求TSMC開放雙方交流管道以建立流程呼聲最大的公司。這些代工廠已經提出將資訊反饋給DFM工具的途徑。另外,DFM工具本身也逐漸建立起重要性。”他說道。

然而,在知識財產權(IP)保護架構下,Rikhi表示,“由於對於IP使用的控制,我認為非IDM公司們仍然而受限於合約範圍。但我們也看到,一些DFM的新創公司正在開發新的工具,這些工具能讓公司隱藏其IP,同時又可使其開放給設計與製造分開的其它生產線上。”

來大偉




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