測(cè)試芯片自動(dòng)化設(shè)計(jì)與集成電路成品率提升研究.pdf

1、根據(jù)國際半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展藍(lán)圖(ITRS)，集成電路已經(jīng)進(jìn)入“后摩爾”(More than Moore)時(shí)代，集成電路制造的工藝尺寸不斷減小，國際最先進(jìn)工藝已經(jīng)到達(dá)28nm以下。隨著集成電路工藝尺寸到達(dá)納米級(jí)別，集成電路制造工藝越趨復(fù)雜，制造工藝缺陷及設(shè)計(jì)缺陷對(duì)成品率的影響越來越大。同時(shí)集成電路制造的設(shè)計(jì)規(guī)則也越來越復(fù)雜，設(shè)計(jì)規(guī)則數(shù)目迅速增加，需要設(shè)計(jì)成千上萬的不同測(cè)試結(jié)構(gòu)來檢測(cè)和分析制造工藝缺陷和各設(shè)計(jì)規(guī)則的成品率缺失。
　　 另

2、一方面，隨著制造工藝水平的提高，在生產(chǎn)線上制造芯片的費(fèi)用不斷上漲。多項(xiàng)目晶圓(Multi Project Wafer，簡稱MPW)就是將多個(gè)使用相同工藝的集成電路設(shè)計(jì)放在同一晶圓片上流片，制造完成后，每個(gè)設(shè)計(jì)可以得到數(shù)十片芯片樣品，這一數(shù)量對(duì)于原型(Prototype)設(shè)計(jì)階段的實(shí)驗(yàn)、測(cè)試已經(jīng)足夠。而該次制造費(fèi)用就由所有參加MPW的項(xiàng)目按照芯片面積分?jǐn)?，成本僅為單獨(dú)進(jìn)行原型制造成本的5％-10％，極大地降低了產(chǎn)品開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)、培養(yǎng)集成電路設(shè)

3、計(jì)人才的門檻和中小集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)在起步時(shí)的門檻。如何設(shè)計(jì)更加合理的布局以減少晶圓切割時(shí)對(duì)多項(xiàng)目晶圓中芯片的損壞，提高多項(xiàng)目晶圓的成品率，也成為了現(xiàn)代集成電路行業(yè)研究的熱點(diǎn)之一。
　　 本文圍繞測(cè)試芯片設(shè)計(jì)及提高集成電路成品率展開了以下幾方面研究：
　　 1.根據(jù)納米級(jí)制造工藝特點(diǎn)以及對(duì)成品率數(shù)據(jù)分析需求，基于制造工藝的通用設(shè)計(jì)規(guī)則，完成了成品率測(cè)試所需的各類測(cè)試結(jié)構(gòu)的參數(shù)化建模，為后續(xù)的成品率測(cè)試芯片自動(dòng)化設(shè)計(jì)奠定了堅(jiān)

4、實(shí)的基礎(chǔ)；
　　 2.針對(duì)測(cè)試芯片中測(cè)試結(jié)構(gòu)的相似性特點(diǎn)，以及制造工藝設(shè)計(jì)規(guī)則中不同圖層的相關(guān)性特點(diǎn)，創(chuàng)造性的提出并實(shí)現(xiàn)了版圖生成器，并基于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(DOE，Design ofExperiment)的要求完成了各類測(cè)試結(jié)構(gòu)的自動(dòng)化生成；同時(shí)，針對(duì)傳統(tǒng)Short Flow設(shè)計(jì)的測(cè)試芯片中測(cè)試結(jié)構(gòu)直接連接到終端(PAD)的特點(diǎn)，完成對(duì)測(cè)試結(jié)構(gòu)布局和布線的建模，并實(shí)現(xiàn)測(cè)試芯片的布局和布線自動(dòng)化設(shè)計(jì)，提升了測(cè)試芯片設(shè)計(jì)效率；
　　

5、 3.針對(duì)先進(jìn)的可尋址測(cè)試芯片設(shè)計(jì)復(fù)雜、測(cè)試結(jié)構(gòu)容量更大、對(duì)自動(dòng)化設(shè)計(jì)要求更高的特點(diǎn)，提出一種模塊化可擴(kuò)展的設(shè)計(jì)方法，該方法能夠極大地減少PAD數(shù)目以及傳輸門器件所占面積，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試結(jié)構(gòu)的精確的四端測(cè)量，測(cè)試結(jié)構(gòu)尺寸和測(cè)試陣列規(guī)模都具有良好的可擴(kuò)展性，同時(shí)能夠發(fā)現(xiàn)納米級(jí)集成電路制造工藝的多種缺陷；
　　 4.深入分析了切割對(duì)多項(xiàng)目晶圓造成的成品率缺失，提出了一種基于模擬退火(SA)算法的多項(xiàng)目晶圓布局規(guī)劃方法，該方法充分考