Waferservice für mehrere Projekte - Multi-project wafer service

Multiprojekt-Chip- ( MPC ) und Multiprojekt-Wafer- ( MPW ) Halbleiterfertigungsanordnungen ermöglichen es Kunden, die Herstellungskosten für Masken und Mikroelektronik- Wafer auf mehrere Designs oder Projekte zu verteilen.

MPC bestehend aus fünf CMOS-IC-Designs und wenigen Test-N- und PMOS-Transistoren für die Fertigungsabnahme

Bei der MPC-Anordnung ist ein Chip eine Kombination mehrerer Designs und dieser kombinierte Chip wird dann während der Herstellung über den gesamten Wafer wiederholt. Die MPC-Anordnung erzeugt typischerweise ungefähr die gleiche Anzahl von Chipdesigns pro Wafer.

Ein Wafer, bestehend aus MPC-Designs auf dem gesamten Wafer und fünf Prozesskontrollmonitor-(PCM)-Designs, um eine gute Verarbeitungsqualität zu gewährleisten

Bei der MPW-Anordnung werden verschiedene Chipdesigns auf einem Wafer aggregiert, mit möglicherweise einer anderen Anzahl von Designs/Projekten pro Wafer. Möglich wird dies durch neuartige Maskenherstellungs- und Belichtungssysteme in der Photolithographie bei der IC-Fertigung. MPW baut auf den älteren MPC-Verfahren auf und ermöglicht eine effektivere Unterstützung für unterschiedliche Phasen und Bedürfnisse von Fertigungsvolumen unterschiedlicher Designs/Projekte. MPW-Anordnungen unterstützen die Ausbildung, die Erforschung neuer Schaltungsarchitekturen und -strukturen, das Prototyping und sogar die Produktion kleiner Stückzahlen.

Ein Multiprojekt-Wafer, der aus mehreren unterschiedlichen ungleichen Anzahlen von Designs/Projekten besteht.

Weltweit werden mehrere MPW-Dienste von Unternehmen, Halbleiter-Foundries und staatlich geförderten Institutionen angeboten. Ursprünglich wurden sowohl MPC- als auch MPW-Anordnungen für die Ausbildung und Forschung mit integrierten Schaltkreisen (IC) eingeführt; einige MPC/MPW-Dienste/Gateways sind nur für den nicht-kommerziellen Gebrauch bestimmt. Die Auswahl der richtigen Serviceplattform in der Prototyping-Phase gewährleistet eine schrittweise Hochskalierung der Produktion über MPW-Services unter Berücksichtigung der Regeln des ausgewählten Service.

MPC/MPW-Anordnungen wurden auch auf mikroelektromechanische Systeme (MEMS), integrierte Photonik wie die Silizium-Photonik- Fertigung und Mikrofluidik angewendet .

Eine Verfeinerung von MPW ist die Mehrschichtmasken(MLM)-Anordnung, bei der eine begrenzte Anzahl von Masken (zB 4) während der Herstellung in der Belichtungsphase geändert wird. Der Rest der Masken ist von Chip zu Chip auf dem gesamten Wafer gleich. Der MLM-Ansatz ist für mehrere spezifische Fälle gut geeignet:

  • Große (möglicherweise ganze Wafer) Designs wie Detektoren, bei denen es durch die Verwendung weniger Maskenschichten möglich ist, funktionelle Geräte zu bilden
  • Erstellen verschiedener Versionen eines Designs/Projekts, z. B. für unterschiedliche Leistungen oder Standards eines Designs

Typischerweise wird der MLM-Ansatz für eine Wafercharge (bestehend aus mehreren Wafern je nach Fertigungslinie) und für einen Kunden verwendet. Durch den Einsatz von MLM ist es möglich, größere Geräte (sogar bis zur Wafergröße) oder eine größere Anzahl von Dies und Wafern bis zu wenigen Chargen typischerweise zu erhalten. MLM ist eine reibungslose Fortsetzung von MPW-Produktionsvolumen aufwärts und kann daher auch die Produktion kleiner/mittlerer Volumen unterstützen. Nicht alle Gießereien unterstützen MLM-Vereinbarungen.

Aufgrund der Komplexität der verfügbaren Technologien und der Notwendigkeit, MPC/MPWs reibungslos zu betreiben, sind die Einhaltung der Regeln und das Timing der Designs entscheidend für die Nutzung der Vorteile von MPC/MPW-Diensten. Jeder Dienstanbieter hat jedoch seine eigenen praktischen Aspekte, einschließlich Designdaten, Chipgrößen, Designregeln, Gerätemodelle, verfügbare fertige IP-Blöcke und Timing usw.

Durchlaufzeiten und Kosten von MPC- und MPW-Services hängen von der Fertigungstechnologie ab, und Designs/Prototypen sind in der Regel als Bare-Dies oder als verpackte Geräte erhältlich. Die Lieferungen erfolgen ungeprüft, aber in den meisten Fällen wird die Qualität des Herstellungsprozesses durch die Messergebnisse von Prozesskontrollmonitoren (PCM) oder ähnlichem garantiert.

Der MPC-Ansatz war eine der ersten Hardware-Service-Plattformen in der Halbleiterindustrie, und die flexiblere MPW-Anordnung ist weiterhin Teil eines etablierten IC-Fertigungs- und Gießereimodells, das sich nicht auf die Silizium-IC-Fertigung beschränkt, sondern sich für kosteneffizientes Prototyping in andere Halbleiterproduktionsbereiche ausbreitet , Entwicklung und Forschung.

Kurze Geschichte von MPC und MPW

Der erste bekannte MPC-Dienst war MOSIS (Metal Oxide Silicon Implementation Service), der von DARPA als technische und menschliche Infrastruktur für VLSI eingerichtet wurde . MOSIS begann 1981, nachdem Lynn Conway 1978 den ersten VLSI- Systemdesign- Kurs am MIT organisiert hatte und der Kurs 1979 eine "multi-universitäre, Multi-Projekt-Chip-Design-Demonstration" produzierte, die den Kursteilnehmern Geräte lieferte. Die Designs für den MPC waren gesammelt mit ARPANET . Der technische Hintergrund neben der Ausbildung war die kostengünstige Entwicklung und Erforschung neuer Rechnerarchitekturen ohne Einschränkungen durch Standardkomponenten. MOSIS bedient jetzt hauptsächlich kommerzielle Nutzer mit MPW-Anordnung, dient aber auch weiterhin Universitätsstudenten und Forschern. Bei MOSIS werden Designs zur Herstellung unter Verwendung von entweder offenen (dh nicht proprietären) VLSI- Layout-Designregeln oder herstellereigenen Regeln eingereicht . Entwürfe werden zu gemeinsamen Losen zusammengefasst und durchlaufen den Fertigungsprozess in Gießereien. Die fertigen Chips (Packaged oder Bare Dies) werden an die Kunden zurückgesendet.

Der erste internationale Silizium-IC-MPC-Dienst NORCHIP wurde unter vier nordischen Ländern ( Dänemark , Finnland , Norwegen und Schweden ) eingerichtet. 1981 lieferte die ersten Chips 1982. Er wurde vom Nordic Industrial Fund und F&E- Finanzierungsorganisationen aus jedem teilnehmenden Land finanziert. Ziele waren die Ausbildung und der Ausbau der Zusammenarbeit zwischen Forschung und Industrie speziell in den Bereichen analoge und digitale Signalverarbeitung und Power Management Integration. Parallel mit Norchip von gleichen nordischen Ländern organisiert war Nordic GaAs Programm nogap 1986-1989, die für GaAs - IC - Vorrichtungen Modellierungstechniken produziert und Demonstranten von digitalen Hochgeschwindigkeits-und HF / Analog - MMICs .

CMP in Frankreich ab dem Jahr 1981 waren NORCHIP und NOGAP die Schlüsselfaktoren für die paneuropäische MPC/MPW-Vereinbarung namens EUROCHIP (1989-1995) und ihren Nachfolger EUROPRACTISE ab 1995. CMP war auch der erste offizielle pankontinentale MPC/MPW-Betrieb, der neben anderen MPW-Vereinbarungen weltweit eine Verbindung zu MOSIS hatte. Die CMP-Dienste umfassen eine Vielzahl von Technologien für Digital-, Mixed-Signal-, Analog-, Hochgeschwindigkeits- und Power-Handling sowie Multi-Chip-Module (MCMs), die für das Packaging von Chiplets geeignet sind.

Ähnliche Anordnungen unter Verwendung der Silizium-IC-Technologie waren auch AusMPC in Australien ab 1981, EIS- Projekt (beginnend im Jahr 1983) in Deutschland und EUROEAST (1994-1997) für Rumänien, Polen, Slowakische Republik, Ungarn, Tschechische Republik, Bulgarien, Estland, Ukraine, Russland , Lettland, Litauen und Slowenien. Die BERCHIP MPC-Aktivität, die 1994 begann, wurde in Lateinamerika organisiert. Seit 1994 wurden weltweit zahlreiche MPW-Dienste eingeführt.

Muse Semiconductor wurde 2018 von ehemaligen eSilicon- Mitarbeitern gegründet Home | Muse Halbleiter . Der Firmenname „Muse“ ist ein informelles Akronym für MPW University SErvice. Muse konzentriert sich darauf, den MPW- und Kleinserien-IC-Fertigungsbedarf von Mikroelektronik-Forschern und Unternehmen zu bedienen, die von Forschern auf der ganzen Welt verwiesen werden. Home | Muse Halbleiter . Muse unterstützt alle TSMC-Technologien und bietet für einige Technologien einen Shared Block-Dienst mit einer Mindestfläche von 1 mm^2 an.

Aufgrund der offensichtlichen Kosteneinsparungen und der Beschleunigung des Prototypings haben mehrere große Unternehmen interne MPC/MPWs organisiert und viele Siliziumgießereien haben damit begonnen, MPW-Services als Teil ihrer Serviceplattformen für verschiedene Integrationstechnologien weltweit anzubieten.

Verweise

Beispiele einiger MPC/MPW-Dienste in alphabetischer Reihenfolge