良率提升，EDA功不可没——西门子EDA对话紫光展锐

2024-01-18 01:01

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“芯片竞争，关键在良率。”看似简单的一句话，当我们深度推敲它，却别有一番天地。有业内行业分析指出，当前影响3nm工艺量产的最大因素是良率只有50%左右，然而大家只在先进工艺节点上才关注芯片的良率问题吗？非也，可以说芯片行业对良率的关注度覆盖所有工艺节点，包括特色工艺，因为它是关联企业成本最直接、最重要的因素。

良率提升，是芯片企业获利能力的关键

我们以国内芯片大厂为例，紫光展锐执行副总裁周晨表示：“产品良率对紫光展锐的获利能力和产品质量管控至关重要，因此紫光展锐的研发部门和Foundry合作伙伴有非常紧密的合作，对先进工艺中缺陷模型、产品可测试性设计、良率改善和爬坡有相当深厚的技术积累。此外，EDA 在帮助产品提升良率方面有非常大的价值。产品良率提升非常依赖完善的工作流程，从DFT、诊断、失效分析、大数据分析以及物理设计等环节都要依赖EDA工具来完成缺陷模型的建立、学习和改善的工作。”

换言之，当前行业中改善良率主要从两个方向切入：一个方向是芯片设计企业对先进工艺的理解，特别是和Foundry 厂的互动如何更好、更快地调整工艺参数，减小缺陷发生的概率和减低对产品良率的影响；另外一个方向是在设计中采取一些创新性的技术，使芯片的物理设计的可制造性得到大幅度提升，这需要设计、工艺和EDA三方的有效协作才能够达成。

携手西门子EDA，

为紫光展锐在DFM改善奠定良好技术基础

EDA作为芯片产业的基石，在良率提升层面的重要性不言而喻。EDA工具对于良率的把控几乎覆盖芯片设计和制造的整个流程，除了芯片前端设计和静态时序验证等功能外，还涉及到后端验证、可测试性设计、光学临近修正等。西门子EDA提供的良率解决方案涵盖硅前、硅中和后硅三个阶段，可实现“端到端”的良率保障。

具体来讲，在硅前和硅中阶段，西门子EDA的Calibre物理验证平台涵盖了Signoff级验证的Design、Mask以及芯片制造过程中所有验证步骤，在提升良率方面的表现得到了业界广泛的认可。以Calibre SONR为例，这是一款基于特征向量的机器学习平台，通过将Calibre机器学习模型与核心Calibre架构集成，来实现全芯片的热点预测和分析、模式减少，以及覆盖率检查等，可大大提高晶圆厂缺陷检测和诊断的生产力和准确性。其中，由于Calibre SONR工具自带一个机器学习数据库，可以以低内存和运行时间要求高效地处理大型数据集，因此OPC（光学邻近效应检测）受益最多，此前OPC需要海量的数据建模，并需要上万颗CPU作为硬件基础进行计算，而通过人工智能和机器学习，OPC的计算量实现大幅降低。

在后硅阶段，我们看到全球前十大半导体厂商中至少有7家正在采用诊断驱动良率分析技术（DDYA）来提升良率，并大大缩短PFA循环时间。而西门子EDA的Tessent工具平台可帮助客户实现最佳的可测试性设计 (DFT)解决方案，通过Tessent Diagnosis提供的版图感知和标准单元感知技术，以及Tessent YieldInsight提供的无监督机器学习技术相结合，找到最可能的缺陷分布并移除低概率怀疑点，提升分辨率和准确性，从而提高芯片良率并实现更优的功耗、性能和面积（PPA）。值得一提的是，近期西门子EDA还推出了Tessent™ RTL Pro解决方案，进一步扩展了 Tessent 产品组合的设计编辑功能，让客户能够在设计流程早期自动完成测试点、封装器单元和X-bounding 逻辑的分析和插入，从而缩短设计周期，改进设计的可测试性，更好地实现芯片面市“左移”(Shift-left) 工作。

周晨透露：“紫光展锐研发团队和西门子EDA在很多领域都有合作，在良率提升方面更是合作紧密。西门子EDA工具SONR的机器学习能力非常强大，在缺陷模型在物理版图中的匹配起到至关重要的作用。”

周晨表示，紫光展锐在去年一颗量产芯片中使用了西门子EDA的SONR技术。得益于SONR强大和创新的机器学习能力，在版图上执行了几百处的改动。根据回片测试结果显示，良率确实有实质性的改善，为紫光展锐以后的先进工艺DFM（可制造型设计）改善奠定了良好的技术基础。而紫光展锐也和西门子EDA研发部门进行了有效的互动，对SONR的产品技术改进提出了自己的意见，并被采纳，在DFM提高领域取得了开创性的成果。

对此，周晨表示：“紫光展锐和西门子EDA的协作完全是业界的强强联合，通过取长补短，开创了互利共赢的合作模式。”

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良率高、产品好，紫光展锐稳健发展

在高良率和技术创新壁垒加持下，紫光展锐的成长迅猛，根据Counterpoint最新发布的2023年第二季度全球智能手机AP/SoC芯片出货量的市场份额数据显示，紫光展锐成为今年季度环比增长最快的芯片企业。

周晨从两个维度对紫光展锐的成长进行了分析：“一方面，在5G和4G产品双管齐下的策略下，紫光展锐坚持技术创新，在过去一段时间实现了很多技术成果转化，在5G领域形成了梯队化的产品矩阵，并在4G智能机平台T612/T616/T619中突破了1.08亿像素，构成了产品的独特亮点，这对市场用户来说是极具吸引力的；另一方面，紫光展锐与西门子EDA等合作伙伴携手，实现了面向多板块的技术应用性的提高，在5G NTN、5G新通话、5G RedCap等领域取得了持续性的突破，并推出了首款车规级5G智能座舱芯片平台A7870和面向行业解决方案的P7885，以及首颗5G NTN卫星通信通用SoC芯片V8821。”

周晨强调：“未来，我们将继续与西门子EDA等合作伙伴共建生态，在消费电子、物联网领域持续深耕的基础上，进一步布局汽车电子、智能显示等业务，描绘出紫光展锐强劲的第二增长曲线。”

写在最后

芯片企业想要盈利，良率保障是关键，正如紫光展锐为何能成为国内半导体行业的领头羊，同样也经历了良率提升的考验，而在迎接挑战、加速创新的路上，EDA工具功不可没。与西门子EDA的强强联合更是合作共赢的制胜关键。