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为什么要提升芯片良率?良率为什么难提升?

sanyue7758 来源:Tom聊芯片智造 2023-09-06 09:07 次阅读

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,很多朋友会问:芯片的良率提升真的有那么难吗?为什么会这么难?今天来聊聊。

为什么要提升芯片良率?

芯片良率,指合格芯片的数量与生产出的总芯片数量的比例。即

良率=合格芯片数量/生产的芯片总量 x 100% 拿一片晶圆为例,晶圆上芯片总数为10万粒,A厂良率为50%,B厂良率为80%,那么A厂的一片晶圆合格芯片数为5万粒,B厂的一片晶圆合格芯片数为8万粒。假如某客户需要80kk粒合格芯片,由于晶圆厂都是以晶圆为单位进行出货,那么:

A厂需要提供的晶圆数约为:8000/5=1600pcs

B厂需要提供的晶圆数约为:8000/8=1000pcs

在晶圆厂的角度,假设A厂与B厂每片晶圆的成本几乎相等,那么A厂的生产总成本远远大于B厂生产总成本,在客户货款一定的情况下,A厂的利润就远远低于B厂的利润。

通过上面的例子即可看出,良率即利润,也是降低生产成本的关键。

242ccb56-4c51-11ee-a25d-92fbcf53809c.jpg

在客户的角度,A厂出货的数量更多的晶圆,肯定会浪费客户的大量时间去处理多出来的晶圆,这无形之中也大大增加了客户的成本,导致客户的成本降不下去。

A的利润低,势必要涨价,如果你是客户,一家供应商的产品价格低且质量好,另一家价格高但质量差,你会选择哪一家呢?

245c6bae-4c51-11ee-a25d-92fbcf53809c.png

良率为什么难提升?

以20nm制程的FinFET为例,该类产品涉及到上千个工艺步骤。假如每个步骤的良率为99.9%,那么 十个工序后的良率为:10个0.999相乘即99%, 100个工序后的良率为:100个0.999相乘即90.5%, 1000个工序后的良率为:1000个0.999相乘即36.8% 工艺步骤越多,良率越低。

那么你能保证每个工艺的能稳定在99.9%吗? 我曾见过简单一些的器件,一共就几十个半导体工序,良率就能达到惊人的20%;我也曾见过,同样的场地,同样的人员,同样的机台,4inch的良率99%,而6寸的良率达不到量产要求的。

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我也曾见过,在A厂干了一辈子的技术总监,去帮助B厂新建相同产品的晶圆厂,一直无法实现芯片量产,最后灰溜溜离开的。

芯片良率的问题,不是说挖几个人就能解决的。你能把龙头公司整个团队挖过来吗?就算整个团队挖过来了,机台设备选的都是相同型号,但是厂房位置,厂区布局,水电气,设备情况,洁净度,震动等能完全一样吗?哪怕任何一个微不足道的因素没有考虑到,芯片制程的良率可能就无法提升。

24ef4ca8-4c51-11ee-a25d-92fbcf53809c.jpg

总的来说,晶圆尺寸越大,芯片工艺步骤越多,机台设备越落后,人员专业素养越低,良率提升越难。而目前很多国产晶圆厂,这些条件一样不落都占了。

所以说,芯片制造是一个动态的过程,就像打靶,它是一个动态靶。需要及时调整部署,它在变,做芯片的也在跟着变。墨守成规,经验主义,思维固化是芯片良率提升的绝症!







审核编辑:刘清

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原文标题:为什么芯片的良率提升难上加难?

文章出处:【微信号:处芯积律,微信公众号:处芯积律】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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