半导体设备导入FAB晶圆厂流程

芯片迷不休息 2024-08-23 12:34:37
半导体工程师 2024年08月22日 09:37 北京由于半导体专用设备的特殊性和芯片结构复杂、涉及的制造流程较多,因此在导入晶圆厂fab过程中需不断验证软硬件设计方案的可行性。

现在多数半导体设备公司也开始采用IPD流程进行设备开发,IPD全称是Integrated Product Development,即集成产品开发,它是一种先进的产品研发流程,旨在通过结构化的流程管理,确保企业正确地做事和做正确的事,以满足市场需求并提高产品开发的效率和成功率。这个流程比较复杂,石大小生根据经验总结半导体设备的产品研发主要分为概念与可行性研究阶段、产品设计阶段、测试及推广阶段。下面我们逐一看下:

1、概念与可行性研究阶段

战发部门或市场部根据市场需求、技术动态、客户合作和科研专项的最新情况,基于公司技术储备,提出专门的的设备研发方案。战发负责人或IPD Owner组织项目评审、确定研发目标、性能参数指标、项目分工、制定研发计划和研发周期、定期开会确认进展等并形成相应报告。

2、产品设计阶段

第一步,拜访客户和收集竞品信息,聆听各种声音,得到所谓的产品性能要求,并想办法做到后来居上,要不然产品卖不出去。如果是仿国外产品,至少做到对标,要是国内产品那必须超越;

第二步,考虑专利问题,开始设计出图选型,下单采购零部件,这期间会开无数的会,会议内容多数是合理化评估、项目变更和执行情况等,最后是等货到后开始搭建机台。

3、测试及推广阶段

机台搭建好后,开始跑片验证。根据前期调研的工艺指标,在厂内进行模拟,得出数据后再想办法拉着客户取经,对齐所谓的颗粒度并想办法取得真经(Valuable suggestions)并趁机超越友商。至于真经,多数设备公司都设置了奖金来感恩客户。

样机在厂内(或叫lab)测试的同时,销售已经开始在推广此款设备,待到厂内验证的差不多就可以推到客户端进行验证,这是我们的第二终极目标,第一终极目标是批量销售,这是很难得但也必须经历。一般来说,首台都是以样机就是demo的形式进入,demo分两种,一种是free demo,一种是C-demo。Demo机台验证时间较长,一般需完成全部步骤FAB厂才会确认验收并签署设备验收单,验收周期约为12-15个月,验收完才能转正,即正式销售。

验证流程一般是上图,仅做参考,说的不够详细,石大小生根据经验又总结了大型半导体fab的验证流程:

Tier 0:设备进场后准备工作阶段,包括机台定位、对接、装机。

Tier 1:设备硬件验机阶段,主要工作为硬件基本性能测试。Tier2:设备工艺验机阶段,主要工作为基本工艺性能测试,目标offline数据match BKM。Tier3:PRS(Process Release Standard):工艺调试阶段,主要工作为工艺调试,目标offline数据、match客户Baseline(周期2~3个月)。Tier 4 :STR(Split Test Release):产品片小量分片测试,主要工作为与BL同步进行产品片测试(1lot产品片部分在BL机台Run,部分在新机台上run,前后道流程一致),进行WAT(晶圆出厂前对电学性能进行测试)/CP(良率)/RE(可靠性测试/可信赖性测试)等测试,周期2~3个月。Tier 5:MSTR(Mass Split Test Release):设备批量产验证测试,主要工作为10lot以上产品片测试,同样需要进行WAT(晶圆出厂前对电学性能进行测试)/CP(良率)/RE(可靠性测试/可信赖性测试)等测试,周期4~6个月。

各种设备引入的评估与验证流程复杂,验证周期一般需要6~12个月。新设备首次进入工厂需对设备进行评估与验证,已验证设备进入其他工厂时仍需要进行评估,与验证设计公司每种新产品引入均需对设备重新评估与验证。虽然机台验证均遵循以上评估流程,但实际执行过程中会裁剪流程:不同工艺步骤所需设备验证流程不同,不同设备企业所需验证流程不同,不同设计公司所要求验证流程也不同,不同芯片制造企业要求验证流程不同,工程师水平和意愿也决定验证流程也不同,以上均会影响评估流程的时间和效率。

以上。

来源于半导体行业芯声,作者石大小生

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