微米工艺下的MPW：降低成本与挑战

微米工艺的-NIST SP800-171标准主要关注的是集成电路(IC)制造中的成本管理和技术创新策略，特别是在芯片设计与生产的经济高效性方面。随着技术进步，芯片制造的成本逐渐上升，尤其对于高阶工艺，如0.6微米和0.18微米工艺，工程批生产费用差异显著。一次0.18微米工艺的生产成本可能是0.6微米的数倍，这使得新产品的开发面临高昂的风险。 MPW (Multi-Project Wafer，多项目晶圆) 是一种有效的解决方案，它允许多个具有相同工艺的集成电路设计共享同一晶圆，从而极大地降低了单个项目的生产成本。通过MPW，设计者可以在流片后获得数十片样品，这对于早期的原型测试和实验非常有利，其费用通常仅为工程批的10%-20%。然而，MPW模式并非无限制，它有固定的投片周期，一般为3-5个月，且投片需在工艺厂组织的班次内进行，灵活性较差。 在芯片研发流程中，首先根据应用需求进行系统设计和功能划分，决定是否内部集成或外部实现，同时考虑工艺选择、管脚数量和封装形式等因素，以确保性价比。模拟芯片设计需要通过工艺厂提供的参数模型进行仿真验证，而数字芯片可以通过计算机仿真和FPGA进行设计验证。在版图设计阶段，经历严格的DRC（Design Rule Check）、LVS（Layout Versus Schematic）、ANT（Analyzer Netlist Test）和后仿真的验证，确保设计质量。 一旦版图设计通过验证，会生成GDS文件并发送给代工厂进行进一步处理，包括DRC检查、数据处理和版层运算等步骤。随后，经过制版和圆片加工，芯片会送到中测厂进行初步测试，称为晶圆测试（ChipTest）。未通过测试的部分需要返工，直到通过成测（FinalTest），确认所有功能和性能指标满足要求，最终进入市场销售。 整个研发过程是一个迭代和优化的过程，测试和验证中发现的问题可能导致设计回溯和修改，直至芯片成功投片并达到预期性能。MPW作为一种成本节省工具，虽然在灵活性和生产周期上有所牺牲，但对于控制开发成本和风险，特别是在快速原型和早期验证阶段，起着至关重要的作用。