第329章 第一次流片(1/2)
九月中的上海,空气里还残留着夏末的溽热。“华晶电子”那座崭新的1.5微米工艺线洁净厂房内,却保持着恒定的温度和湿度,空气经过层层过滤,几乎一尘不染。
王磊穿着全套无尘服,透过观察窗,看着产线上机械臂精准地移动、光刻机发出幽蓝的光、各种化学溶液在管道中无声流淌。这里是芯片诞生的地方,是将设计图纸变为物理实体的魔法之地。今天,这个魔法将第一次作用于完全由中国人自主设计、并使用自主EDA工具完成的芯片上——那款抗辐射存储器控制器。
流片(Tape-out)过程本身,对于“华晶电子”的工程师们而言,已是例行公事。但今天的氛围却有些不同寻常。研究院的吴思远、王磊,航天用户方的代表,甚至电子工业部的一位司长,都远程或现场关注着。
“数据已经全部导入,光刻掩模版检查无误,工艺配方就位。”产线主管向现场总控汇报,声音通过内部通讯系统清晰地传出来,“可以开始首层光刻。”
“开始。”总控下达指令。
巨大的光刻机开始工作,将设计图形转移到涂有光刻胶的硅片上。这一步,至关重要。任何设计数据与工艺参数的微小不匹配,都可能导致图形畸变或缺失。
王磊的心提到了嗓子眼。虽然“华芯”工具在导出制造数据(GDSII)前,已经按照“华晶电子”提供的设计规则检查(DRC)文件进行了反复验证,但毕竟是第一次实际流片,谁也不敢保证万无一失。
一层,两层,三层……光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积,复杂的工序一步步推进。每个关键步骤后,都有在线检测和抽检。时间在紧张而有序的流程中一点点流逝。
第一天,进展顺利。第二天下午,在完成某个关键金属互连层的光刻后,在线检测系统发出了警报——该层图形的线宽均匀性出现异常,部分区域偏窄。
现场气氛骤然紧张。立刻暂停流程,对问题硅片进行离线详细检测,同时检查光刻机参数和掩模版。
“不是设备问题,也不是掩模版问题。”工艺工程师很快判断,“可能是设计图形在这个区域的密度和排布,与我们工艺的局部负载效应模型有细微偏差,导致刻蚀速率不均匀。”
问题指向了设计数据与工艺模型的匹配度。这正是国产生态最薄弱的环节之一——“华晶电子”的工艺模型还在完善中,可能存在未被充分认知的边界情况。
“能不能通过微调工艺参数补偿?”用户方代表焦急地问,型号进度耽误不起。
“可以尝试,但需要时间实验确定最佳参数,而且可能影响其他区域的图形。”工艺工程师回答。
吴思远在电话会议中提出:“我们有没有可能,从设计端进行微调?比如,在那个区域稍微增加一点金属填充(duytal),平衡一下图形密度?”
这是一个思路。但修改设计意味着需要重新生成部分制造数据,并经过验证,至少需要一天时间。
“用户能不能接受一天延迟?”司长问。
航天代表与后方沟通后,回复:“可以接受,但必须确保万无一失。这是上天的东西,可靠性是第一位的。”
王磊团队立刻行动起来。他们调出该芯片的设计数据库,定位到问题区域,使用“华芯”工具的快速编辑和验证模块,在不影响电路功能和性能的前提下,添加了微小的金属填充图形。然后重新运行设计规则检查和电路逻辑等价性检查。
深夜,修改后的数据生成并验证完毕,传输给“华晶电子”。工艺工程师根据新数据,微调了刻蚀配方。
第三天,流程继续。修改后的区域顺利通过。后续工序虽然也遇到一些小波折,但都有惊无险地解决了。
整整七天后,流片全部工序完成。硅片被送入测试车间,进行晶圆级测试(WaferTest)。探针卡压在小小的芯片焊盘上,测试仪器发出指令,读取响应。
第一颗芯片,电源短路,失效。
第二颗芯片,部分存储器控制信号异常。
第三颗芯片,功能正常!
第四颗、第五颗……测试工程师紧盯着屏幕,不断报出结果。
最终统计,首批流片的良率(功能正常的芯片比例)为34%。这个数字,对于一条尚未完全成熟的1.5微米工艺线,对于一个首次采用全新设计和全新工具链的复杂特种芯片而言,不算高,但也绝非灾难——它意味着,这条自主生态链,已经能够从头到尾走通,并产出可用的芯片!
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