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章宸站在白板前,手里拿着红色记号笔,在画一张天权4号晶片的功能模块图。他的旁边坐着林薇丶赵静丶孙总监,以及从合城赶来的老韩和制造部的三位工艺工程师。
会议的主题是「天权产品质量回溯」。这个专项是在天权4号小批量试产完成后启动的。首批五百颗工程样片的测试数据出来了——良率94.2%,这个数字本身不差,甚至可以说是相当好。但章宸在数据分析中发现了一个值得警惕的规律:良率的波动不是随机的,而是与晶圆上的位置强相关。
边缘区域的晶片,性能参数比中心区域的晶片平均差了百分之三到百分之五。这个差异在规格书允许的范围内,不影响晶片的正常使用。但章宸担心的是——如果这个差异是某种系统性问题的徵兆,那么在规模化量产后,问题可能会被放大。
「各位,天权4号小批量试产的五百颗晶片,我们在十八个测试舱里做了全参数测试。测试结果汇总在这里。」章宸调出了一张热力图,上面是一块十二英寸晶圆的平面图,不同颜色代表不同位置的晶片性能表现。
「中心区域,绿色,性能达标率百分之九十八。边缘区域,黄色到橙色,性能达标率百分之九十一到百分之九十五。边缘区域的晶片,主要问题是——漏电流偏高丶最大主频偏低丶以及SRAM的位错误率略高。」
「这三个问题,指向同一个根因——工艺偏差。晶圆边缘的薄膜沉积均匀性比中心区域差,导致电晶体的阈值电压漂移。阈值电压漂移,导致漏电流增加丶主频下降丶存储单元稳定性变差。」
林薇皱起了眉头。「这个根因我们不是早就知道了吗?追光三期量产的时候,膜厚均匀性的问题就暴露过。张京京的团队做了工艺优化,把均匀性从百分之三提升到了百分之一点五。按理说,一点五的均匀性,不应该导致这么明显的性能差异。」
章宸说:「一点五的均匀性,对于普通晶片来说足够了。但天权4号用的是存算一体架构,计算单元和存储单元紧耦合,对工艺偏差的敏感度比传统晶片高一倍。边缘区域百分之一点五的膜厚偏差,映射到电晶体性能上,就是百分之五的差异。」
「问题的关键是——我们在设计天权4号的时候,用的工艺偏差模型是基于传统晶片的经验数据。我们低估了存算一体架构对工艺偏差的敏感度。这不是制造的问题,是设计的问题。」
会议室里安静了几秒。
孙总监率先开口。「章总,你的意思是——天权4号的性能差异,不是追光产线的问题,是我们设计时没有充分考虑工艺偏差?」
章宸点头。「对。追光产线的均匀性一点五,已经是国内最高水平了,甚至比旧秩序的一些产线还好。但存算一体架构对均匀性的要求,不是一点五,而是一点零。我们的设计,超出了产线的能力边界。或者说,产线的能力边界,比我们预想的窄。」
林薇在白板上写下了几个关键词:「设计-工艺协同优化」。
「章宸的发现很重要。天权4号的问题,不是追光产线不行,而是我们的设计流程里缺了一个环节——设计-工艺协同优化。设计团队用理想的工艺模型做仿真,制造团队用现实的产线能力做生产,两个模型之间的偏差,就是晶片性能差异的来源。」
「天权5号,不能再犯同样的错误。从今天开始,设计团队和制造团队要共用同一个工艺模型。这个模型,必须基于追光产线的实际测试数据,不是理想值,是统计分布。设计团队在做仿真的时候,要用这个模型跑蒙特卡洛分析,看看设计在工艺偏差下的鲁棒性。」
章宸说:「这个方向对。但有一个问题——工艺模型的建立,需要大量的测试数据。追光产线虽然跑了一年多,但数据积累还不够。要建立高精度的统计模型,至少需要一万片晶圆的测试数据。我们现在只有三千片。」
老韩插了一句:「数据不够,可以加测。合城产线现在每周跑两百片追光三期的晶圆,每片晶圆做完电测试后,数据自动上传到中央资料库。按照这个速度,两个月内就能凑够一万片。」
林薇说:「好。老韩,你负责协调产线的测试资源。章宸,你负责设计数据采集的规格和格式。赵静,你负责用AI模型分析数据,找出工艺参数和晶片性能之间的关联规律。两个月后,我要看到一个可用的设计-工艺协同优化模型。」
三人同时点头。
会议进入第二个议题——天权4L的亚阈值设计是否也存在同样的问题。
孙总监调出了天权4L的设计文档。「天权4L用的是亚阈值电路技术,电晶体工作在阈值电压附近,对工艺偏差的敏感度比传统电路高一个数量级。天权4号的百分之五偏差,到了天权4L上,可能会放大到百分之二十到三十。」