西门子EDA三大支柱，加速中国半导体制造

2024-05-25 02:05

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新冠疫情、贸易战、ChatGPT引爆AI、可持续发展，在当今瞬息万变的世界中，半导体技术始终扮演着至关重要的角色。2021年全球半导体产值大约为5900亿美元，根据麦肯锡咨询公司的数据预测，到2030年，半导体市场规模将增长至1万亿美元，年复合增长率约为7.5%。这一增长将主要由汽车电子、计算和数据中心以及无线通信三大领域驱动。

而面对汽车中的ISO26262、航空航天中的DO-254、医疗等在工业的需求和标准之下，半导体企业唯有坚持高质量、高可靠性、高良率的原则，才能造就一门好生意！

半导体制造的三大关键因素：

高质量、低成本和差异化

过去数十年来，摩尔定律一直推动着芯片技术的飞速发展。以苹果手机的A系列芯片为例，从2013年的A7处理器到2023年的A17处理器，单核CPU跑分性能提升了十倍以上。未来可能还会不断提升，然而，随着芯片性能的不断提升，半导体制造也面临着越来越严峻的挑战。

发展更先进工艺伴随更巨大的投资，一直以来都是半导体产业链发展无法回避的现实问题。根据IBS的数据，2017年全球半导体制造的成本为837.4亿美元，预计2023年将达到1467亿美元。半导体制造成本的不断增长，给整个产业链带来了巨大的压力。

随着人工智能、大数据等技术的应用普及，对芯片性能和带宽的要求也越来越高。在摩尔定律逐渐放缓的背景下，半导体行业正面临着新的变革和挑战。各方都在积极寻求差异化发展之路，以应对日益严峻的成本和技术挑战。3DIC技术正成为未来半导体制造的主流趋势之一。

在这样的行业大背景下，中国半导体制造产业正面临着新的变革和挑战。如何实现高质量、低成本和差异化发展，成为行业亟待解决的关键问题。

西门子EDA的三大支柱

西门子作为全球领先的科技公司之一，致力于为半导体制造产业提供创新的解决方案。在5月22日召开的CICD 2024大会上，西门子EDA全球副总裁兼中国区总经理凌琳先生分享了西门子EDA的三大支柱，旨在助力中国半导体制造实现高质量、低成本和差异化发展。

西门子EDA全球副总裁兼中国区总经理凌琳

西门子EDA的Calibre是一个强大的平台。凌琳将Calibre誉为“芯片高质量生产最好的诠释”，是time-to-market的坚实保障。

Calibre中包含有DRC（设计规则检查）、LVS（布局与电路原理图一致性检查）、YE（良率提升）/PERC（可靠性验证）、OPC/OPCV（光学邻近修正/验证）、MPC/MDP（掩模工艺修正/掩模数据准备）多个解决方案，可以用于从芯片设计到OPC（光学邻近修正）和光罩（Mask）全流程。从设计验证到掩模数据准备，再到晶圆制造的各个阶段，西门子Calibre平台在半导体设计和制造流程中提供了全面解决方案。

凌琳在会上说明了如何通过OPC和双重图案化技术来提高半导体制造中的图案分辨率，从而实现更精细、更高质量的芯片设计和制造。他还提到了曲线掩模是面向高级工艺节点的一种计算光刻范式转换。多波束掩模写入技术是实现曲线掩模制造的关键技术之一，能够助力实现无运行时间/成本惩罚的曲线掩模制造。曲线掩模能够有效改善晶圆光刻的性能，例如提高晶圆光刻 PW（低PV频带），显著改善相对于 nmOPC的EPE分布。与传统的分段式线性数据表示相比，曲线掩模能够将文件大小减少2-4倍。

西门子的Calibre SONR和Calibre Fab Insights这两个平台，能从门级、工艺、芯片级和硬件等不同数据源获取信息，通过强大的分析引擎进行处理。其中，Calibre SONR侧重于设计分析与热点预防，而Calibre Fab Insights则专注于晶圆工艺优化。未来，这些平台将通过连接本地和全球的数据环境，实现更优化的工艺流程，提升整体制造效率和质量。

随着工艺变得精细，ESD，EOS等相关的可靠性问题也变得显著，需要更复杂的签核规则确保成功。Calibre PERC是一个黄金签核平台，可以处理此类广泛可靠性问题。Calibre PERC提供的验证超越了传统的设计规则检查（DRC）、布局与电路图一致性检查（LVS）、电气规则检查（ERC）和寄生参数提取（PEX）。它能够基于规则的方法，与晶圆厂技术文件完全对齐，并提供全面支持。

在降低成本方面，西门子EDA的Tessent TestKompress则是可控成本的解决良药。随着IC晶体管数量的增加，尽管每个晶体管的收入在下降，但是行业到了2001年的时候，由于晶圆的复杂化提升，测试成本开始居高不下。彼时，还是Mentor Graphics的科学家们，发明了TestKompress测试压缩技术，可以将测试数量压缩至1000多倍，大大降低测试成本。从下图中可以看到，自2021年TestKompress压缩技术的引用之后，整体测试成本得到了有效控制。