兩大產(chǎn)品奠定概倫電子業(yè)界地位
2019-05-21
三十年前開始出現(xiàn)的集成電路代工的商業(yè)模式推動和促進了集成電路產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展。根據(jù)IC Insights的最新報告，2018年全球半導體純晶圓代工廠銷售額為570億美元，較2017年增長5%，其中中國市場同比增長41%，占有率接近19%。
在技術和資金密集的IC制造業(yè)中，代工廠之間的競爭一直相當激烈。代工廠和無生產(chǎn)線的設計公司之間的接口是PDK，其中器件模型是關鍵。除了提升工藝水平之外，如何為電路設計師提供高質(zhì)量的PDK/模型和攜手EDA/IP合作伙伴提供經(jīng)過驗證的設計流程和解決方案，是代工廠提升競爭力的關鍵。手握器件建模解決方案和低頻噪聲測量系統(tǒng)兩大業(yè)界公認的優(yōu)秀產(chǎn)品，概倫電子正是備受代工廠青睞的一個給力小伙伴。先來看看第一個產(chǎn)品——BSIMProPlus。
器件建模屹立10年
如果把最終制造好的IC比作一所大房子，那么半導體元件就是一塊一塊的磚，模型就是對每塊磚的精確描述。
現(xiàn)在，IC設計已經(jīng)基本由電腦仿真來完成，而電腦仿真的前提基于元器件的模型化。一顆高端的手機芯片可能由幾十億個元件組成，模型的精度和質(zhì)量直接決定著芯片設計的質(zhì)量。
IC技術高速發(fā)展，設計與系統(tǒng)仿真越來越復雜，難度也越來越大。隨著工藝節(jié)點進入納米尺寸，越來越嚴重的工藝偏差降低了芯片的成品率，IC設計與制造的難度和成本不斷增加。對設計公司而言，工藝偏差、可靠性問題（HCI、NBTI、PBTI等）、鄰近效應等都會影響元件的性能，進而影響芯片的性能和良率。設計師自然希望代工廠提供靠得住的器件模型。
重任在肩的代工廠的頭痛之處在于——在更高階工藝中，SPICE模型變得越來越復雜，向設計公司提供高質(zhì)量、高效率、更廣范圍和足夠精度的模型庫時，面臨著諸多挑戰(zhàn)。同時，由于摩爾定律進展的放慢節(jié)奏，“超越摩爾”的發(fā)展策略催生了眾多不同的工藝類型，用于不同的應用，對于器件建模的要求也變得五花八門，要求越來越多、越來越高。
要應對這個巨大挑戰(zhàn)，沒有十八般武藝是行不通的，從數(shù)據(jù)測量開始，包括儀器的控制、數(shù)據(jù)采集和分析，到模型的提取/優(yōu)化，涵蓋不同的工藝類型、工藝節(jié)點、器件類型、模型種類、物理效應等，到模型的驗證和文檔總結等。
誰有這十八般武藝？非10年來一直在器件建模領域占據(jù)統(tǒng)治地位的BSIMProPlus莫屬。
作為半導體器件SPICE建模平臺，概倫電子BSIMProPlus自推出以來一直是SPICE建模市場和技術的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，被眾多集成電路制造和設計公司作為標準SPICE建模工具所采用。
BSIMProPlus的地位源于其準確性和高效性——基于集成的全功能并行SPICE引擎，BSIMProPlus提供強大的全集成SPICE建模平臺，可以用于對各種半導體器件甚至電路從低頻到高頻的各種器件特性的SPICE建模，包括電學特性測試、器件模型自動參數(shù)提取和優(yōu)化、模型驗證等，支持眾多業(yè)界標準SPICE模型和常用的私有模型。
半導體制造領域十年來的廣泛信賴是BSIMProPlus實力的最好證明，尤其是老牌代工廠。行走江湖多年，對外提供的器件模型代表了這些代工廠的工藝技術水平，是其安身立命之本，容不得半點閃失。
概倫電子的客戶覆蓋了目前眾多代工廠和存儲器工廠，比較典型的有三類客戶：一類是在先進工藝節(jié)點上勇往直前的先進代工廠和存儲器廠商，一直在持續(xù)推進工藝節(jié)點的進化，同時也在推動概倫電子在器件建模領域繼續(xù)前進，引領潮流；一類是以特色工藝以尋求差異化競爭的專精代工廠，期待以高質(zhì)量的PDK/SPICE模型支持來吸引用戶，形成對工藝平臺的有力支撐；一類是希望迅速打開市場的新建生產(chǎn)線，如何在最短的時間內(nèi)快速建立SPICE建模和驗證能力而避免走彎路，形成強大的戰(zhàn)斗力。
第一類客戶都是從十年前就開始使用BSIMProPlus的前身BSIMPro，老版本到新版本都用得順手舒心。這十年來，從BSIMPro到BSIMProPlus都是主力建模工具，見證了代工廠的繁榮和工藝節(jié)點的一步步升級到今天的7nm和5nm，為眾多采用代工廠先進工藝和高端存儲器的芯片設計制造做出了不可磨滅的貢獻。
第二類客戶則在跟蹤優(yōu)質(zhì)代工廠發(fā)展的同時，基于“超越摩爾”的思路發(fā)展特色工藝以實現(xiàn)差異化競爭。基于這類客戶的多種多樣的建模要求，BSIMProPlus提供了一站式服務，滿足了客戶今天和未來的建模需求。
第三類客戶主要來自新建生產(chǎn)線的需求，大多來自國內(nèi)。據(jù)不完全統(tǒng)計，國內(nèi)在未來三年內(nèi)在建和擬建生產(chǎn)線有20多條。這類客戶在追求高質(zhì)量模型的同時，需要在最短的時間內(nèi)建立起建模的團隊和能力，包括數(shù)據(jù)測試環(huán)境和建模流程。概倫電子團隊十年來參與了眾多主要新建生產(chǎn)線的建模團隊、實驗室環(huán)境、建模流程的建立，積累了豐富的經(jīng)驗，在和這類客戶合作時可以提供可靠的支持，幫助其迅速建立戰(zhàn)斗力。
客戶的多元化和需求的多樣性推動了BSIMProPlus成為建模領域和EDA行業(yè)的一個奇跡，它是既滿足先進工藝開發(fā)的需求，又滿足各類不同工藝、不同器件和應用類型、不同建模需求的建模平臺，更重要的是其十余年來已被充分驗證的精準性和可靠性。
在技術和資金密集的IC制造業(yè)中，代工廠之間的競爭一直相當激烈。代工廠和無生產(chǎn)線的設計公司之間的接口是PDK，其中器件模型是關鍵。除了提升工藝水平之外，如何為電路設計師提供高質(zhì)量的PDK/模型和攜手EDA/IP合作伙伴提供經(jīng)過驗證的設計流程和解決方案，是代工廠提升競爭力的關鍵。手握器件建模解決方案和低頻噪聲測量系統(tǒng)兩大業(yè)界公認的優(yōu)秀產(chǎn)品，概倫電子正是備受代工廠青睞的一個給力小伙伴。這里介紹的是另一個產(chǎn)品——9812系列低頻噪聲測試系統(tǒng)。
低頻噪聲測量黃金標準
電子系統(tǒng)的內(nèi)部噪聲是制約其性能、質(zhì)量和可靠性的關鍵因素之一。半導體器件噪聲，特別是低頻噪聲的大小表征著工藝的質(zhì)量以及器件可靠性的優(yōu)劣。因此，了解和掌握半導體器件中低頻噪聲的表現(xiàn)，是半導體工藝開發(fā)和高端芯片設計的一個重要研究方向。
隨著CMOS技術特征尺寸進入納米尺度，對于尺寸日益微縮的晶體管，器件的可靠性、參數(shù)波動性、偏差變異性的問題越來越突出。由于氧化層陷阱和界面態(tài)的存在，MOSFET器件源漏電流在低頻下會受載流子產(chǎn)生-復合噪聲或1/f噪聲影響，并且與器件中的各種漲落機制等一起作用，引起納米MOSFET器件閾值電壓和源漏電流出現(xiàn)大幅度漲落，導致器件存在很大的偏差變異性，從而造成芯片的設計在電性能、噪聲特性以及良率等方面的不確定性。
準確測量半導體器件中的低頻噪聲，可以精確表征工藝的質(zhì)量和水平，對于改進工藝、提高器件性能與可靠性、提升芯片設計水平都有緊迫的現(xiàn)實意義。
在工藝開發(fā)過程中，低頻噪聲可以用來計算氧化層陷阱和界面態(tài)，直接表征氧化層的質(zhì)量，目前已被應用于先進工藝節(jié)點的器件和工藝開發(fā)階段，用于表征工藝質(zhì)量并改進工藝，以及在大規(guī)模芯片制造中進行7*24的自動測量用于監(jiān)控工藝的穩(wěn)定性。
低頻噪聲不光直接影響電路的低頻性能，還會影響到高頻的相位噪聲，對高性能的模擬電路和射頻電路的設計非常重要，如VCO、Mixer、A/D等。另外，低頻噪聲特別是小尺寸器件由于離散數(shù)目的陷阱造成的隨機電報噪聲（RTN）則會對SRAM、CMOS圖形傳感器、閃存以及其他的一些數(shù)字電路應用造成嚴重影響，包括性能、良率和可靠性的下降等。
由于其有效信號微小和很難預測的特性，以及實際測試時外圍系統(tǒng)的復雜性，低頻噪聲測試面臨著一系列挑戰(zhàn)。如何精確測試到納米級器件溝道內(nèi)部真實的噪聲信號，并且證實其信號的有效性，是工業(yè)界特別是集成電路制造和設計公司所關心的重要課題。9812系列產(chǎn)品就以其精度、可靠性和效率化解了這些難題，也確立了其在行業(yè)中的行業(yè)標桿的地位。
蘊含著“永不止步”精神的9812系列產(chǎn)品始于9812A噪聲測試儀。最早誕生于1998年12月的9812A及升級版本9812B一推出就迅速成為標準，被IBM、英特爾、TI、臺積電等所有集成電路制造廠商批量采購，9812B是包含多放大器的集成化商業(yè)低頻噪聲測試系統(tǒng)，可以用單一系統(tǒng)完成不同類型的測試任務，使得晶圓級高精度噪聲測試成為可能，由于其高可靠性直至今日仍有少量客戶作為主要測試設備在使用。
于2013年推出的換代產(chǎn)品9812D也迅速被眾多先進的半導體代工廠、頂尖的IDM公司和無晶圓集成電路設計公司作為標準噪聲測試系統(tǒng)所采用，應用于所有先進工藝節(jié)點的技術開發(fā)和集成電路設計。較前代產(chǎn)品9812B，9812D把高測試精度提升了10倍，并且實現(xiàn)了在晶圓級測試高精度下10MHz的帶寬，遠遠超出其他競爭對手在晶圓級實際測試環(huán)境下的精度和帶寬。同時，9812D在真正集成高性能動態(tài)信號分析儀，在提供更高測試質(zhì)量的同時測試速度比9812B提升了3-10倍，用于滿足客戶7*24數(shù)據(jù)測試和統(tǒng)計噪聲數(shù)據(jù)分析的要求。
于2017年初推出的9812DX更可謂一騎絕塵，僅僅在一年多的時間就被眾多集成電路設計和制造公司批量采購，包括先進代工廠，成為了新一代的低頻噪聲測試黃金標準。
除了針對14/10/7/5nm及以下工藝節(jié)點的開發(fā)和日益復雜化的高端芯片設計的需求，9812DX作為全能冠軍可以用單一系統(tǒng)滿足不同工藝種類、器件類型和不同測試條件下的測試要求，實現(xiàn)晶圓級高精度下的高測試帶寬。與9812D相比，9812DX的系統(tǒng)精度提高了超過十倍，噪聲測試速度提升了3~10倍以上，并支持更寬的測試條件和更為全面的待測器件種類。
9812DX是市面上能夠同時支持極高阻抗和超低阻抗器件的高精度噪聲測試的系統(tǒng)，提升了系統(tǒng)支持的電壓范圍至最高200V，并可以支持更低的電流至0.1nA以下。
同時，面對先進工藝節(jié)點下噪聲測試數(shù)量“爆炸式”增長的挑戰(zhàn)，9812DX通過改進硬件架構的設計和提升軟件算法的執(zhí)行效率，刷新了晶圓級低頻噪聲測試速度的記錄，并且提供了并行測試架構，通過多臺系統(tǒng)并行實現(xiàn)單一探針臺上最高4倍吞吐率的提高，并應用于多家客戶在14納米以下節(jié)點的工藝開發(fā)。
低頻噪聲更被越來越多的客戶所關注，9812DX正被更多的新老客戶選擇，包括半導體制造代工廠和更多先進的集成電路設計公司。
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