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在工艺研发阶段,芯片设计公司如何跟晶圆厂合作?

05/19 09:55
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在工艺研发阶段,芯片设计公司与晶圆厂的合作是一个高度协同的、系统化的技术开发过程,目的在于构建一套可量产的、性能可控的制造工艺平台。


一、整体目标:构建“专属工艺平台”

可以将芯片设计公司视为“建筑设计师”,而晶圆厂则是“建筑承包商”。设计公司需要开发一套满足其芯片设计要求的工艺流程,而晶圆厂提供“建筑工地”(即产线)和“施工工具”(设备与材料)。双方通过多轮协作,共同开发出一套定制化的制造平台——即专属工艺平台。


二、合作流程分阶段详解

1. 立项与方案制定(需求匹配阶段)

芯片设计公司职责:

明确自身芯片的设计需求(如电性能、器件结构、成本、良率等)。

基于对产品的技术规格要求,构建初步的工艺流程设想。

晶圆厂职责:

提供现有产线能力参数(如可用材料、工艺节点、光刻精度等)。

协助评估设计公司方案的可制造性(DFM)。

目标产出:一份可执行的工艺开发蓝图。


2. 工艺仿真与初步验证(可行性探索阶段)

设计公司:

基于晶圆厂的工艺能力,利用仿真工具对器件结构和制造流程进行建模分析(如TCAD仿真)。

开展初步版图设计并准备测试芯片结构。

晶圆厂:

提供工艺仿真数据与基础模型支持,协助调整参数。

配合完成早期试产计划的安排。

目标产出:首轮流片的测试设计和验证计划。


3. 测试芯片流片(物理实现阶段)

设计公司:

提供完整的工艺流程设计文件与测试芯片版图。

主导功能测试和性能评估。

晶圆厂:

按照双方协定流程进行首轮流片,提供测试芯片。

确保试产期间关键工艺环节可控。

目标产出:第一轮物理样片及其性能数据。


4. 结果分析与迭代优化(闭环改进阶段)

设计公司:

对样片进行电学特性、失效分析、性能偏差分析。

根据测试结果反复修订器件结构和工艺参数。

晶圆厂:

提供过程数据、缺陷分析报告,协助解决良率/一致性问题。

支持反复流片,直至达成性能与制造稳定性目标。

目标产出:稳定、可复现的工艺流程。


三、技术资料与知识产权分工

芯片公司拥有并编制:

工艺流程文档(涵盖每一步工艺条件和参数)。

专属PDK(工艺设计套件,包括器件模型、DRC/LVS规则、版图符号等)。

应用文档(指导设计部门使用该平台进行芯片设计)。

晶圆厂拥有:

制造实施能力,但不拥有PDK和工艺文档的知识产权。

权责在于保密、按协议执行制造流程。


四、协作机制与技术保护

签署保密协议(NDA),晶圆厂不得擅自复制或泄露设计公司提供的专有工艺信息;

工艺知识产权归属设计公司,晶圆厂仅负责“制造执行”;

费用一般按流片批次或工艺开发里程碑节点进行支付。


五、总结类比:打造“私人定制产线”

这一阶段本质上是“设计公司定制一条适合自己产品的制造路径”,晶圆厂则相当于按图施工。双方需在工艺开发上反复磨合,最终达成可稳定量产的制造平台。这一过程的成功,直接影响芯片后续的性能、良率和成本。

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