“芯片競(jìng)爭(zhēng)，關(guān)鍵在良率。”看似簡(jiǎn)單的一句話，當(dāng)我們深度推敲它，卻別有一番天地。有業(yè)內(nèi)行業(yè)分析指出，當(dāng)前影響3nm工藝量產(chǎn)的最大因素是良率只有50%左右，然而大家只在先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)上才關(guān)注芯片的良率問(wèn)題嗎？非也，可以說(shuō)芯片行業(yè)對(duì)良率的關(guān)注度覆蓋所有工藝節(jié)點(diǎn)，包括特色工藝，因?yàn)樗顷P(guān)聯(lián)企業(yè)成本最直接、最重要的因素。

良率提升，是芯片企業(yè)獲利能力的關(guān)鍵

我們以國(guó)內(nèi)芯片大廠為例，紫光展銳執(zhí)行副總裁周晨表示：“產(chǎn)品良率對(duì)紫光展銳的獲利能力和產(chǎn)品質(zhì)量管控至關(guān)重要，因此紫光展銳的研發(fā)部門和Foundry合作伙伴有非常緊密的合作，對(duì)先進(jìn)工藝中缺陷模型、產(chǎn)品可測(cè)試性設(shè)計(jì)、良率改善和爬坡有相當(dāng)深厚的技術(shù)積累。此外，EDA 在幫助產(chǎn)品提升良率方面有非常大的價(jià)值。產(chǎn)品良率提升非常依賴完善的工作流程，從DFT、診斷、失效分析、大數(shù)據(jù)分析以及物理設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)都要依賴EDA工具來(lái)完成缺陷模型的建立、學(xué)習(xí)和改善的工作。”

換言之，當(dāng)前行業(yè)中改善良率主要從兩個(gè)方向切入：一個(gè)方向是芯片設(shè)計(jì)企業(yè)對(duì)先進(jìn)工藝的理解，特別是和Foundry 廠的互動(dòng)如何更好、更快地調(diào)整工藝參數(shù)，減小缺陷發(fā)生的概率和減低對(duì)產(chǎn)品良率的影響；另外一個(gè)方向是在設(shè)計(jì)中采取一些創(chuàng)新性的技術(shù)，使芯片的物理設(shè)計(jì)的可制造性得到大幅度提升，這需要設(shè)計(jì)、工藝和EDA三方的有效協(xié)作才能夠達(dá)成。

攜手西門子EDA， 為紫光展銳在DFM改善奠定良好技術(shù)基礎(chǔ)

EDA作為芯片產(chǎn)業(yè)的基石，在良率提升層面的重要性不言而喻。EDA工具對(duì)于良率的把控幾乎覆蓋芯片設(shè)計(jì)和制造的整個(gè)流程，除了芯片前端設(shè)計(jì)和靜態(tài)時(shí)序驗(yàn)證等功能外，還涉及到后端驗(yàn)證、可測(cè)試性設(shè)計(jì)、光學(xué)臨近修正等。西門子EDA提供的良率解決方案涵蓋硅前、硅中和后硅三個(gè)階段，可實(shí)現(xiàn)“端到端”的良率保障。

具體來(lái)講，在硅前和硅中階段，西門子EDA的Calibre物理驗(yàn)證平臺(tái)涵蓋了Signoff級(jí)驗(yàn)證的Design、Mask以及芯片制造過(guò)程中所有驗(yàn)證步驟，在提升良率方面的表現(xiàn)得到了業(yè)界廣泛的認(rèn)可。以Calibre SONR為例，這是一款基于特征向量的機(jī)器學(xué)習(xí)平臺(tái)，通過(guò)將Calibre機(jī)器學(xué)習(xí)模型與核心Calibre架構(gòu)集成，來(lái)實(shí)現(xiàn)全芯片的熱點(diǎn)預(yù)測(cè)和分析、模式減少，以及覆蓋率檢查等，可大大提高晶圓廠缺陷檢測(cè)和診斷的生產(chǎn)力和準(zhǔn)確性。其中，由于Calibre SONR工具自帶一個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)，可以以低內(nèi)存和運(yùn)行時(shí)間要求高效地處理大型數(shù)據(jù)集，因此OPC（光學(xué)鄰近效應(yīng)檢測(cè)）受益最多，此前OPC需要海量的數(shù)據(jù)建模，并需要上萬(wàn)顆CPU作為硬件基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算，而通過(guò)人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)，OPC的計(jì)算量實(shí)現(xiàn)大幅降低。

在后硅階段，我們看到全球前十大半導(dǎo)體廠商中至少有7家正在采用診斷驅(qū)動(dòng)良率分析技術(shù)（DDYA）來(lái)提升良率，并大大縮短PFA循環(huán)時(shí)間。而西門子EDA的Tessent工具平臺(tái)可幫助客戶實(shí)現(xiàn)最佳的可測(cè)試性設(shè)計(jì) (DFT)解決方案，通過(guò)Tessent Diagnosis提供的版圖感知和標(biāo)準(zhǔn)單元感知技術(shù)，以及Tessent YieldInsight提供的無(wú)監(jiān)督機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)相結(jié)合，找到最可能的缺陷分布并移除低概率懷疑點(diǎn)，提升分辨率和準(zhǔn)確性，從而提高芯片良率并實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的功耗、性能和面積（PPA）。值得一提的是，近期西門子EDA還推出了Tessent RTL Pro解決方案，進(jìn)一步擴(kuò)展了 Tessent 產(chǎn)品組合的設(shè)計(jì)編輯功能，讓客戶能夠在設(shè)計(jì)流程早期自動(dòng)完成測(cè)試點(diǎn)、封裝器單元和X-bounding 邏輯的分析和插入，從而縮短設(shè)計(jì)周期，改進(jìn)設(shè)計(jì)的可測(cè)試性，更好地實(shí)現(xiàn)芯片面市“左移”(Shift-left) 工作。

周晨透露：“紫光展銳研發(fā)團(tuán)隊(duì)和西門子EDA在很多領(lǐng)域都有合作，在良率提升方面更是合作緊密。西門子EDA工具SONR的機(jī)器學(xué)習(xí)能力非常強(qiáng)大，在缺陷模型在物理版圖中的匹配起到至關(guān)重要的作用。”

周晨表示，紫光展銳在去年一顆量產(chǎn)芯片中使用了西門子EDA的SONR技術(shù)。得益于SONR強(qiáng)大和創(chuàng)新的機(jī)器學(xué)習(xí)能力，在版圖上執(zhí)行了幾百處的改動(dòng)。根據(jù)回片測(cè)試結(jié)果顯示，良率確實(shí)有實(shí)質(zhì)性的改善，為紫光展銳以后的先進(jìn)工藝DFM（可制造型設(shè)計(jì)）改善奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。而紫光展銳也和西門子EDA研發(fā)部門進(jìn)行了有效的互動(dòng)，對(duì)SONR的產(chǎn)品技術(shù)改進(jìn)提出了自己的意見(jiàn)，并被采納，在DFM提高領(lǐng)域取得了開創(chuàng)性的成果。

對(duì)此，周晨表示：“紫光展銳和西門子EDA的協(xié)作完全是業(yè)界的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，通過(guò)取長(zhǎng)補(bǔ)短，開創(chuàng)了互利共贏的合作模式。”

良率高、產(chǎn)品好，紫光展銳穩(wěn)健發(fā)展

在高良率和技術(shù)創(chuàng)新壁壘加持下，紫光展銳的成長(zhǎng)迅猛，根據(jù)Counterpoint最新發(fā)布的2023年第二季度全球智能手機(jī)AP/SoC芯片出貨量的市場(chǎng)份額數(shù)據(jù)顯示，紫光展銳成為今年季度環(huán)比增長(zhǎng)最快的芯片企業(yè)。

周晨從兩個(gè)維度對(duì)紫光展銳的成長(zhǎng)進(jìn)行了分析：“一方面，在5G和4G產(chǎn)品雙管齊下的策略下，紫光展銳堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新，在過(guò)去一段時(shí)間實(shí)現(xiàn)了很多技術(shù)成果轉(zhuǎn)化，在5G領(lǐng)域形成了梯隊(duì)化的產(chǎn)品矩陣，并在4G智能機(jī)平臺(tái)T612/T616/T619中突破了1.08億像素，構(gòu)成了產(chǎn)品的獨(dú)特亮點(diǎn)，這對(duì)市場(chǎng)用戶來(lái)說(shuō)是極具吸引力的；另一方面，紫光展銳與西門子EDA等合作伙伴攜手，實(shí)現(xiàn)了面向多板塊的技術(shù)應(yīng)用性的提高，在5G NTN、5G新通話、5G RedCap等領(lǐng)域取得了持續(xù)性的突破，并推出了首款車規(guī)級(jí)5G智能座艙芯片平臺(tái)A7870和面向行業(yè)解決方案的P7885，以及首顆5G NTN衛(wèi)星通信通用SoC芯片V8821。”

周晨強(qiáng)調(diào)：“未來(lái)，我們將繼續(xù)與西門子EDA等合作伙伴共建生態(tài)，在消費(fèi)電子、物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域持續(xù)深耕的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步布局汽車電子、智能顯示等業(yè)務(wù)，描繪出紫光展銳強(qiáng)勁的第二增長(zhǎng)曲線。”

寫在最后

芯片企業(yè)想要盈利，良率保障是關(guān)鍵，正如紫光展銳為何能成為國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)的領(lǐng)頭羊，同樣也經(jīng)歷了良率提升的考驗(yàn)，而在迎接挑戰(zhàn)、加速創(chuàng)新的路上，EDA工具功不可沒(méi)。與西門子EDA的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合更是合作共贏的制勝關(guān)鍵。