芯片的制造過程可以分為前道工藝和后道工藝。前道是指晶圓制造廠的加工過程,在空白的硅片完成電路加工,出廠后依然是完整的圓形硅片。后道是指封裝和測試過程,在封測廠中將圓形的硅片切割成單獨(dú)的晶粒,完成外殼的封裝,最后完成終端測試,出廠為芯片成品。
一片晶圓可以產(chǎn)出多少芯片取決于晶圓的大小,晶粒的大小和良率三個因素。本期我們將從這三個方面簡單的展開說說。
一片wafer有多大?
晶圓,又稱wafer, 常見的尺寸大小為6英寸、8英寸、12英寸等,換算成mm分別是150mm, 200mm,300mm, 這里的長度指的是晶圓的直徑。由此可見,12寸的直徑是8寸晶圓直徑的1.5倍,12寸晶圓的面積為8寸晶圓的2.25倍。
什么是“Die”?
Die指的是芯片未封裝前的晶粒,是從wafer上用激光切割而成的一個單獨(dú)的晶圓區(qū)域,它包含了芯片的一個完整功能單元或一組相關(guān)功能單元。每個Die最終都切割成一個小方塊并封裝起來,成為我們常見的芯片。
晶圓的良率很重要
通常芯片的制造步驟會設(shè)計到幾百步工藝,其相當(dāng)長且很復(fù)雜。這些制程也不可能每次都很完美,因此晶圓的良率管控就顯得尤其重要,同時良率對產(chǎn)品的成本也有著顯著的影響。
晶圓可切割晶粒計算器 DPW
一片晶圓可以切出多少芯片?拋去良率因素,這是一個簡單的圖形面積計算問題,它的專有的表征名詞是“DPW”,DPW是Die Per Wafer的縮略詞。晶圓可切割晶粒數(shù)(DPW)的計算是非常簡單的。它的計算實(shí)際上是與圓周率π有密切的關(guān)聯(lián)。
晶圓上的晶粒其實(shí)可以看作是圓形所能容納下的所有方形的集合。所以,可切割晶粒數(shù)的計算就是利用圓周率和晶圓尺寸作為已知參數(shù),確定出整體圓形區(qū)域能容量下的方形數(shù)量。
π:圓周率
d: 晶圓直徑
W: 晶粒長度
H: 晶粒寬度
晶圓尺寸和晶粒尺寸雖然是已知的,但是,由于晶粒相互之間是有空隙(如預(yù)留的劃道)的,晶圓的邊緣去除區(qū)也不可用。這些因素使得計算變得稍微有點(diǎn)復(fù)雜和棘手。因此,把DPW工具的計算結(jié)果作為可切割晶粒估算值而非精確的計算值可能更準(zhǔn)確一點(diǎn)。
除了前面提到的無效區(qū)域外,晶圓廠還會額外占用部分區(qū)域做測試(PCM結(jié)構(gòu)),相對而言也會占用晶圓一小部分面積。另外還有劃道、晶圓裕量,以及因為各工序之間或晶圓廠之間要求不同而導(dǎo)致的測試結(jié)構(gòu)大小不一致而浪費(fèi)的區(qū)域。因此,如需精確的最終DPW數(shù)值應(yīng)直接向晶圓廠問詢,以得到更專業(yè)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。