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为什么芯片那么难制造?芯片烧钱很快吗?

发布时间:2022-10-20

来源:IC修真院

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“说出来你们可能不信,

我之前的公司就是被流片失败搞垮的。”

流片是芯片批量生产前的试生产。每款芯片在流片前,都有一群智慧的大脑怀着期待又担心的复杂心情,默默祈祷流片成功。毕竟流片是一道对于工程师设计芯片、Foundry加工芯片的重要检验程序。如果问题不大还可以重新投片,如果是大问题就只能是废片了...业内这样的案例也不是不存在。

其实,并不是所有芯片的流片成本都是“千万级乃至上亿”的。更多的是取决于半导体工艺,也就是芯片制程。最便宜的ASIC流片成本需要几十万一次,但随着半导体工艺的升级,芯片设计和流片费用都要呈指数级增长。

180nm的流片成本大概是50W元,55nm的成本在200W元,16nm成本就飙升到了3000W - 5000W元,到了7nm最低也要过亿。(粗略估算,不考虑MPW or Full mask)

流片失败,有可能是设计出现了问题,没有验证出来,也有可能是布局布线出现了问题,更有可能是制造或者封测环节出现了问题。今天我们就来盘一下那些导致流片失败的故事和原因。

01

一般集成人员会收集两个tag,一个是前端功能验证的tag,一个是给后端的tag,最后时刻集成人员是有责任去检查两个tag的文件需要一模一样。前端验证在最后时刻发现了一个bug,修复上传到验证tag后,集成人员并没有更新到后端tag,结果这个bug就这样跟随去了流片。

来自:面向对象编程的芯

02

foundry没有把IP merge进去。赶上过年,上传完文件,又修改,重新上传。原来跑IP merge脚本的哥们休假过年去了,接手的这位跑完没check report。生产结束了,foundry告知“不好意思啊,这个IP没merge进去…”

来自:鸿鹤

这就属于沟通类的问题了,前端设计人员改了设计,后来部分环节没及时跟进导致的问题出现。这就是我们之前反复强调沟通重要性的原因。下面就是比悲伤更悲伤的故事。

03

某实验室的视频编解码芯片。

片子回来之后上板子测试,上电后什么信号都测不到,时钟和复位也都没反应。所有人把从代码、版图、PCB都查了一遍,还是毫无所获。某一天,师弟用万用表随便测了芯片的管脚发现VDD和GND是反的,然后我们把所有的电源管脚都测了一遍,之后怀疑是封装有问题。最后我们把芯片缷下来,把新的芯片旋转90度焊上去,一切正常!

来自:Yufeng Bai

04

片子第一次回来是性能bug,改了下访存,变成了功能bug,连续load出错,只能说验证和设计都出了问题。

来自:匿名

05

模拟电路那边出现了某种bug,导致高速IO传输的时候,有一个关键信号不稳定,chip没有办法稳定工作,筛片难度也很大,良率低。

来自:龚黎明

接下来还有几个比较离谱的。

06

第一次流MMIC LNA时,没有放晶体管,好在投片前被前辈检查出来了。然后“放晶体管”

就成了组内一条Check list。

来自:Woo 兔儿

07

一次后端sta验证,一个高温的corner没做,结果芯片只能在0度才能正常工作。最后公司只能借了个冷库,在冷库里调试,所有人员都得披个大棉袄。

来自:王再兴

08

公司连芯片都没见到。wafer生产出来,要放在车子上推着走。一次,一个哥们看反正就几米的路,于是捧在手里走了两步,结果就霉运爆棚,绊倒,wafer盒子掉地上了。Wafer,卒。这还是某巨头家的真实事件。

来自:鸿鹤

芯片是集成度和复杂度都极其高的科技产物,任何一个环节的任何一个小失误都有可能导致芯片流片失败。对于企业来说,流片失败意味着时间成本和资金都损失惨重,且下次流片结果依然未知。更严重的是延误产品上市时间,这在快速多变的市场中就是对企业最致命的打击了。每一次流片失败的时间代价和金钱代价都是巨大的,工艺制程越先进,流片的成本就越大。所以说公司被流片失败搞垮也并不是开玩笑。

所以芯片工程师就非常重要了,尤其是芯片设计端的工程师们,肩负芯片功能、性能、面积、功耗等责任,做的是技术活,亦是良心活。

ICer构建核心竞争力,唯有不断积累技术、精进技术。

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