芯片制造工艺与芯片测试PPT课件.ppt

芯片制造工艺与芯片测试 展讯通信 人力资源部 培训与发展组 2020 4 3 展讯通信 人力资源部 培训与发展组 1 2020 4 3 2 芯片的制造工艺 1IC产业链2Wafer的加工过程3IC的封装过程4芯片的测试芯片工艺制造小结 2020 4 3 3 一 IC产业链 IC应用 硅片 掩膜 半导体设备材料厂商IP 设计服务 IC设计 IC IC 掩膜数据 用户需求 WaferCP Wafer加工 封装 Test 交货 成品 中测 2020 4 3 4 半导体圆柱单晶硅的生长过程 制备Wafer 2020 4 3 5 二 Wafer加工过程 2020 4 3 6 光刻 Photolithography 2020 4 3 7 1 Waferprepare deepNwelllithoandimpl 二 Wafer加工过程 2020 4 3 8 二 Wafer加工过程 2 Padoxide nitridedeposit diffusionlitho trenchetch 2020 4 3 9 3 Trenchoxide litho etchandCMP Nitrideremoveandsacoxide 二 Wafer加工过程 2020 4 3 10 4 Pwelllitho impl VTNimpl 二 Wafer加工过程 2020 4 3 11 5 Nwelllitho impl VTPphoto impl 二 Wafer加工过程 2020 4 3 12 二 Wafer加工过程 6 Sacoxideremove gate1oxideandlitho gate2oxide 2020 4 3 13 7 Polydeposit litho andetch NLDDphotoandimpl PLDDphotoandimpl Spacerdep andetch 二 Wafer加工过程 2020 4 3 14 8 N S Dphotoandimpl P S Dphotoandimpl 二 Wafer加工过程 2020 4 3 15 二 Wafer加工过程 9 RPOdeposit photoandetch Salicideformation 2020 4 3 16 二 Wafer加工过程 10 ILDdep andCMP 2020 4 3 17 二 Wafer加工过程 11 Contphotoandetch Wdep andCMP 2020 4 3 18 二 Wafer加工过程 12 Met1dep photoandetch 2020 4 3 19 二 Wafer加工过程 13 Via1 Met2 Via2 Met3 Via3 Met4 CTM4 Via4 TME 2020 4 3 20 二 Wafer加工过程 14 Passivationdep photo andetch Alloy 2020 4 3 21 2020 4 3 22 三 IC封装过程 2020 4 3 23 BACKGRINDING晶圆背面研磨 WAFER WAFER TRUCKTABLE GRINDINGWHEEL 三 IC封装过程 2020 4 3 24 WAFER WAFERSAW晶圆切割 WAFERMOUNT BLUETAPE DIE SAWLADE划片 三 IC封装过程 2020 4 3 25 DieBond DieAttach 上片 BONDHEAD EPOXY SUBSTRATE EPOXYCURE DIEBONDCURE 三 IC封装过程 2020 4 3 26 WireBond GOLDWIRE CAPILLARY DIE PAD FINGER INNERLEAD 三 IC封装过程 2020 4 3 27 Compound Moldchase Molding Gateinsert Runner Topcullblock Cavity Topchase Airvent CompoundPotPlunger SubstrateBottomcullblock Bottomchase 三 IC封装过程 2020 4 3 28 Marking INKMARK LASERMARK SPREADTRUMSample20JUN SPREADTRUMSample20JUN SPREADTRUMSample20JUN SPREADTRUMSample20JUN 三 IC封装过程 2020 4 3 29 BallAttach FLUX FLUXPRINTING BALLATTACHTOOL BALLATTACH VACUUM SOLDERBALL REFLOW 三 IC封装过程 2020 4 3 30 PUNCH Singulation ROUTER SPREADTRUMSample20JUN SPREADTRUMSample20JUN SPREADTRUMSample20JUN SPREADTRUMSample20JUN SAWSINGULATION 三 IC封装过程 2020 4 3 31 封装种类 DIP双列直插SIP单列直插PQFP塑料方型扁平式封装BGA球栅阵列封装PGA针栅阵列封装CSP芯片尺寸封装MCM多芯片封装 2020 4 3 32 2020 4 3 33 四 IC的测试 TESTOBJECTIVES测试目的分类DesignVerification设计验证测试ProductionTests大生产测试CharacterizationTests特性分析测试FailureAnalysisTests失效分析测试 TESTINGSTAGES测试阶段分类WaferSortTesting晶园测试 中测 PackageDeviceTesting成品测试IncomingInspectionTesting入厂筛选测试 TESTITEMS测试内容分类Per PinTesting管脚测试ParametricTesting参数测试FunctionalTesting功能测试 2020 4 3 34 WaferProcess WaferTest Box Ship FinalTest BurnIn PackageAssembly EconomicGateTesterFaultCoveragevs cost WaferTestvs FinalTest QualityGateTesterFaultCoveragevs Escapecost Packagecost ProcessYield 2020 4 3 35 测试程序开发流程 DeviceandTestSpecifications Definepinmap testphilosophy conditions SelectATEandrequiredconfig DevelopDIBandinterface Createtestwaveforms testpatterns clock timingsolutions testprocedures simulateoff line On Testerdebug Repeatability correlation andtesttimeoptimization TestprogramreleasetoProduction 2020 4 3 36 芯片工艺过程小节 从硅片到芯片要经过一系列的氧化 光刻 扩散 离子注入 生长多晶硅 淀积氧化层 淀积金属层等等50 100到工序硅片经过一次次物理 化学过程 受到一张张掩模的约束 在硅表明形成了一个个电子器件及连线 由此构成逻辑单元乃至整个系统简称硅表面加工工艺芯片制造过程首先要得到的是硅表面加工工艺需要的掩模掩模制造过程是集成电路设计生产中成本最高的环节 2020 4 3 37 芯片工艺过程小节 2020 4 3 38 思考 全面的功能验证 Timing分析趋近100 的测试覆盖 如何保证数以千万的晶体管能如期协调工作 如何确保交给用户的成品都是合格的 2020 4 3 39 芯片的设计研发 1数字系统设计的方法学2基于语言描述语言的设计流程 2020 4 3 40 什么是方法学 MethodologyScienceofstudyofmethodsSetsofmethodsused indoingsth 方法学是关于方法的科学方法学是做某事的一系列方法有别于凭经验靠感觉 方法学讲究建立模型推演 以精确的定量的数学方法分析 2020 4 3 41 什么是数字系统设计的方法学 数字系统设计方法学设计流程方法学设计工具方法学硬件实现方法学 2020 4 3 42 数字系统设计流程方法学 系统级设计寄存器传输级设计电路级设计物理级设计仿真验证成品测试 2020 4 3 43 系统级设计 系统需求分析系统功能定义系统模块划分 使用那些IP确定设计流程 验证方法 测试方法系统类型简单分类任务管理数据处理数学运算借助C SystemC Verilog VHDL仿真在系统设计阶段 关心的是功能 性能和效率 2020 4 3 44 寄存器传输级设计 安排寄存器设计功能逻辑设计状态机把模块功能分解到每个节拍把算法转换到电路实现借助硬件描述语言描述设计 并仿真 调试在寄存器传输级阶段 更关心的是时序和具体运算 2020 4 3 45 电路级设计 由计算机工具综合产生综合过程考虑的实际因素库单元的选择 映射元件 连线的物理延迟元件的驱动能力及功耗综合的优点设计阶段与工艺无关 容易复用芯片面积 速度自动折中 产品性价比高易修改 易维护 系统设计能力大大提高在电路级设计 更关心的是面积和功耗 2020 4 3 46 物理级设计 自动 人工交互布局 布线DRC设计规则检查ERC电路规则检查电路参数提取产生最终的版图数据在物理级设计 更关心的是延迟对功能 性能的影响 2020 4 3 47 仿真验证 设计阶段的仿真验证验证设计思想 找出描述错误 细化硬件时序综合后的仿真验证发现硬件设计在综合过程中由于实际延迟引起的功能错误布局布线后的仿真验证发现综合产生的电路网表在布局布线后由于实际延迟引起的功能错误 2020 4 3 48 设计工具方法学 仿真方法学功能仿真 逻辑仿真 开关级仿真 电路级仿真综合方法学综合考虑各种因素 自动生成硬件电路的方法时序分析方法学物理参数提取 静态时序分析方法 噪声分析故障测试方法学故障模型 可测试性分析 测试矢量生成 测试电路自动插入物理实现方法学ASIC FPGA 自动布局布线 工艺过程模拟 2020 4 3 49 硬件实现方法学 硬件算法实现方法流水线结构 脉动结构 神经元IP核复用软核 固核 硬核软硬件协同设计系统软硬件划分之后 软硬件同时开发CPU BUS FLASH RAM标准构件仿真模型 开发工具SoC片上系统有了上述的条件 2020 4 3 50 传统的设计方法 原理图设计 逻辑图设计 2020 4 3 51 摩尔定律 芯片的集成度 每隔18个月就翻一番 2020 4 3 52 基于语言描述语言的设计流程 HDL HDL仿真 通过 HDL综合 功能仿真 布局布线 Tapeout Netlist 通过 通过 仿真 静态分析 no no no 2020 4 3 53 芯片产品的关键属性 可靠性 产品的信誉度可测性设计 Worstcase Bestcase考虑性能 产品的生命力面积 功耗功能 产品的存在关键技术的积累 2020 4 3 54 设计者经常面对的问题 功能的正确性仿真验证 功能覆盖率 代码覆盖率 一致性检查Timing的正确性静态时序分析 后仿真测试覆盖率DFT更合理 更巧妙面积 功耗 速度 2020 4 3 55 思考 只有硬件的产品是功能单一的产品必须要有软件才能实现复杂功能 电视机vs计算机电话机vs手机 2020 4 3 56 软件架构 RTOS Diagnostics DriversHAL MN Call CB SS SMS GPRS Layer3 Layer1 Layer2 MultimediaAudio Video CallSMSCBSSSPBGame ATC MIDIMP3MPEG4H 263EnginesDigitalCamera DAL LCD KPD CHR FS AUDIO VIDEO MultimediaEngines OSA Otherapplication MMIKernal GUI 其他应用 e g wap java MMS etc 2020 4 3 57 文件系统的基本框架图 其他线程 用户接口层 文件系统线程消息队列 文件系统管理层 虚拟设备层 物理设备层 用户接口层提供文件操作API 把相应的操作请求发送给文件系统管理层 完成阻塞或非阻塞调用 该层提供文件系统空间管理 存取控制 读写操作 该层作为一个线程运行 处理IO请求 该层提供文件系统空间管理 存取控制 读写操作 该层作为一个线程运行 处理IO请求 该层提供对实际的物理设备安全的读写 擦除等操作 2020 4 3 58 思考 芯片上的软硬件都齐全了 可以销售了吗 用户如何开发自己的应用程序 用户拿到芯片后如何使用 遇到问题如何解决 周密细致的现场技术支持 FAE EVB板 公司软件开发和芯片功能测试环境DVB板 提供给用户的软件开发环境 2020 4 3 59 总之 展讯的产品中凝聚了大量的财力 物力 人力众多的智慧 心血 汗水繁冗的工具 网络 平台展讯产品是公司愿景 公司使命 公司价值观的具体体现 总之是公司文化的具体体现 2020 4 3 60 Determinerequirements Writespecifications DesignsynthesisandVerification Fabrication Manufacturingtest Chipstocustomer Customer sneed Testdevelopment VLSI研发制造过程总和 2020 4 3 61 Verificationvs Test 验证设计的正确性由仿真过程来运行在制造之前只需运行一次对设计质量负责 验证硬件制造过程的正确性分为两个过程 1 测试产生 由EDA软件处理在设计过程中运行一次2 测试实施 向硬件施加电信号测试要对每个制造出的器件施加测试过程对器件的生产质量负责 2020 4 3 62 CostsofTesting Designfortestability DFT Chipareaove