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对话东方晶源:打造中国芯片制造的GoldenFlow

2024-04-03 11:12 · 稿源: 站长之家用户

一直以来,芯片厂商都将先进制程作为竞争的目标,将摩尔定律奉为圭臬。

然而,在这个过程中,随着集成电路制程节点的不断演进,工艺复杂程度不断增加,良率变得相当挑战,成为阻碍行业发展的一大难点和技术瓶颈

如果说先进制程代表晶圆厂技术的领先性,那么产品良率就代表着其产品的可靠性和经济性。

有数据统计,对于尖 端的逻辑晶圆厂而言,1%的良率就意味1.5亿美元的净利润。通常晶圆厂良率要达到85%以上才能顺利量产,否则良率过低不仅意味着亏损,也代表其工艺劣质低效,进而会给终端产品和使用者带来不好的体验。比如,业内某大厂制程出现良率问题,遭到大客户退货,损失惨重。

良率,一度被视为晶圆代工厂的生命线,与先进制程的重要性不分伯仲。

因此,提升良率,作为芯片量产的必经之路以及贯穿芯片整个生命周期的话题,是芯片厂商自始至终都需要面临的终 极挑战。

围绕良率提升,业界进行了诸多探索,其中DTCO——设计与制造工艺的协同优化,成为业内主流的解决路径之一。尤其是随着大算力、大数据、大模型的兴起和运用,使芯片设计到制造的全局优化成为可能。

从行业现状来看,台积电是数据良率管理的先行者和标杆。据了解,台积电自2012年开始持续打造大数据平台,为每一个工厂都配套一座数据中心,以便让数据产生更大的价值。为了提升生产效率,台积电利用先进机台控制、即时缺陷侦测、工程资料探勘、中央管理制造平台等系统,实现了机台、制程和良率的优化。

经过多年沉淀,台积电已经有上千位IT人才和数百位机器学习专家,在排程派工、人员生产力、机台生产力、制程与机台控制、品质控制以及机器人控制等方面都已实现了智能化应用。

相比之下,当前中国大陆晶圆厂在传统良率工程师、新兴机器学习专家以及IT人才方面均面临较大缺口。

尤其是过去几年,在不稳定的国际贸易关系、政策引导、终端需求波动的大背景下,中国半导体产业迎来了比较罕见的高速发展期,人才和技术缺口被无限放大,提高良品率和芯片性能成为中国半导体产业发展的当务之急。

对此,聚焦集成电路制造良率管理领域,成为破解行业难题的关键发力点。

其中,东方晶源作为该领域的佼佼者,自成立以来一直致力于解决集成电路制造良率管理问题,提出了独树一帜的DTCO解决方案——HPOTM(Holistic Process Optimization)良率最 大化技术路线和产品设计理念,在计算光刻软件及电子束量测检测领域成绩斐然。

在近日召开的2024年SEMICON China展会的现场,半导体行业观察有幸邀请到了东方晶源董事长俞宗强博士,结合东方晶源十年来的“芯”路历程,围绕芯片良率提升的挑战、突破、趋势,以及国产生态等话题进行了交流分享,聆听俞博对行业的真知灼见。

半导体行业观察:东方晶源的核心业务有哪些?为何选择这些赛道?

俞宗强:东方晶源主要聚焦于集成电路制造良率管理和良率提升,核心产品包括基于电子束的纳米级检测量测设备以及芯片制造相关EDA工具。最终目的是最 大化地发挥光刻机等芯片制造设备的潜能,以达到使用同样的设备制造出比传统工艺流程更先进的芯片。这在后摩尔时代,特别是在中国没有高端光刻机等设备的限制下,能够制造出高端芯片,至关重要。

我们的目标就是建立适合中国需求的良率最 大化流程,实现中国特色的GoldenFlow。为此,东方晶源早在10年前就基于HPOTM进行了产品布局,历时10年的攻关实现了点工具的客户验证,并启动系统解决方案的推广。

半导体行业观察:东方晶源在计算光刻OPC、电子束量测检测领域取得了哪些技术突破?

俞宗强:东方晶源计算光刻产品PanGen是连接芯片设计和制造的桥梁,采用基于ILT(反向光刻技术),和CPU+GPU混合并行超算加速技术,技术路线上具有显著优势。目前PanGen平台已经具备完整的功能链条,主要功能包括比较准确的光刻仿真、DRC、SBAR、OPC、LRC、DPT及SMO等,产品得到国内头部用户的采用,在某些方面处于国际领先水平,比如全芯片的工程化ILT技术等。

东方晶源是国内布局电子束量测和检测领域最早的企业之一,成功推出的EBI、CD-SEM均为国内首台,填补国内相关领域空白。去年公司又推出DR-SEM,无论是产品种类,出机数量以及产品先进性,都处于国内领先地位。结合PanGen计算光刻系统,在电子束图像深度解析方面具有国际领先性。

半导体行业观察:东方晶源能率先实现市场突破、产品能够快速落地的关键是什么?相较于行业友商,东方晶源的优势和竞争力是如何体现的?

俞宗强:东方晶源是国内最早布局上述领域的企业,得益于公司创立之初对行业充分的调研,以及创始团队对行业发展前瞻性的洞察和判断。公司发展过程中得到02专项等国家重点攻关工程的支持,此外对人才的吸引、投资人的大力支持都是东方晶源产品能够快速落地的关键。

基于HPOTM的布局,东方晶源产品不仅仅是点工具的替代而是通过连点成线,提供系统解决方案,这一点是大部分竞争对手不具备。正因为此东方晶源具有巨大可持续发展潜力。

半导体行业观察:如何看待半导体产业(特别是制造领域)的发展趋势?为此,如何规划东方晶源的下一代产品/技术创新?

俞宗强:对于国内半导体产业而言,国产替代只是起点,真正的竞争对手是长期垄断各个赛道的国外供应商,因此在突破卡脖子点工具的同时,必须通过创新实现快速追赶,最终在细分领域实现超越,才能真正实现生存和可持续的发展,从而满足我国在先进芯片制造方面日益增加的需求。

东方晶源始终坚持HPOTM全流程良率最 大化解决方案的创业初心,持续迭代升级已有软硬件产品,扩大产品线,同时,创新地将各个点工具串成线,为客户提供系统解决方案。我们的最终目标是:通过设计制造工艺协同优化,DTCO甚至STCO,从而提升良率,降低芯片成本。真正实现中国的芯片制造GoldenFlow。

半导体行业观察:从行业现状来看,无论是半导体装备、还是EDA软件等,都是卡脖子比较严重的领域,东方晶源身处其中,如何看待该领域的发展现状和走势?对于要摆脱被卡脖子的困境,有哪些观点和建议?国内厂商该如何追赶?

俞宗强:近年来在举全国之力大力发展半导体的时代背景下,我国半导体产业发展迅猛,但需充分认识到我们的差距,特别在先进制程方面的差距,未来还有很长的路要走。

对此,有三方面建议:

1)认识到差距,避免同质竞争,抱团取暖,通过不同形式的合作,联合攻关,为客户提供成套解决方案;

2)拥有探索和创新精神,国外企业通过半个世纪的积累才实现今天在各个赛道的垄断,我们在短时间内很难追赶,只有走一条不同的路才有机会做到有竞争力;

3)政府以及资本市场对于创新企业的包容和更大力度的支持,目前的状况不是天下太平,而是到了更具挑战性攻坚克难的关键时刻,千万不能松懈下来。

半导体行业观察:从2014年创立至今,东方晶源走过了十年发展历程,站在新的发展时间节点如何展望下一个十年?

俞宗强:10年攻关造就了东方晶源的特色和竞争力,也为未来10年的发展奠定了坚实的基础。未来我们将保持东方晶源勇于创新的传统,紧紧抓住后摩尔时代的机遇,围绕着良率的提升和制造成本的降低提供更多工具和解决方案,把东方晶源做大做强,在支持高端芯片国产化的同时,走出国门,为产业的发展作出我们的贡献,实现成为集成电路领域良率管理领导 者的愿景。

写在最后

当前时代,提高芯片的良率变得越来越困难,很多新建的晶圆厂通线数年仍难以量产,有的虽勉强量产,但是良率始终无法爬坡式的提升。

可以说,良率关乎晶圆厂的整体量产与竞争力。

通过俞宗强博士的介绍可以看到,经过十年的不断攻关,东方晶源已经初步实现了高精度检测/量测装备与EDA软件工具的联动,打通芯片设计与制造过程中的信息差...使芯片制造过程从艺术到科学再到智能,在降低芯片制造门槛、实现芯片制造自主可控方面探索出一条全新的生态技术路径。

未来,东方晶源将继续围绕HPOTM解决方案进行更多深化和探索,打造更多点工具,走出一条自主可控的创“芯”之路,与产业链上下游合作伙伴携手,助力加速集成电路国产良率管理行业发展,突破关键技术节点,建立适合中国集成电路产业的全新生态。

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