傻白入门芯片设计，wafer/die/chip/cell（一）

芯片设计的一些基本概念

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好啊啊啊啊

8612人浏览 · 2022-11-24 20:22:19

好啊啊啊啊 · 2022-11-24 20:22:19 发布

一、Wafer

Wafer：晶圆，指一整个圆形的晶圆硅片。如果问及CPU的原料是什么，大家都会轻而易举的给出答案—是硅。这是不假，但硅又来自哪里呢？其实就是那些最不起眼的沙子。不过不是随便抓一把沙子就可以做原料的，一定要精挑细选，从中提取出最最纯净的硅原料才行。然后将原料进行高温溶化。整块硅原料必须高度纯净，即单晶硅。然后从高温容器中采用旋转拉伸的方式将硅原料取出，此时一个圆柱体的硅锭就产生了：在切片后得到元晶圆，再经过光刻胶(Photo Resist)，溶解光刻胶、蚀刻、离子注入、电镀、铜层生长最终得到晶圆，如下图所示：

二、Die

Die：一个wafer通过基于电气特性的探针测试，再用精确控制的切片机将一个个小格切开，而这个小方格就称为Die，一个晶圆Wafer上每个小方块的设计内容都是一样的，全是同一个Die的重复单元。

此外，Die的大小会严重影响良率。Die越小，良率越高（概率事件不是绝对），如下图：

上图大家可以点开看（图比较大），其中不太清楚的红色小点是晶圆的缺陷，在Die很大时，有很大概率它的范围内会缺陷，而只要有缺陷该Die就报废了（简化处理）；在Die比较小的时候，它含有缺陷的可能性就大大降低了。如图中，随着Die的减小，良率从第一个的35.7%提高到了95.2%!我们举个极端的例子，整个Wafer就一个Die，那么良率只有0%了，生产一个报废一个。谁还干这么傻的事！

三、Chip

Chip：Chip 应该被称为集成电路更容易理解，由封装好的 the packaged die + lead frame + epoxy 集成。。在一个Die里面实际又细分为几个小单元，每个小单元称为一个chip，每个chip具有不同的设计，每个设计由不同的用户提供。这样做的目的就是实现Multi project wafer(MPW)，即多项目晶圆，MPW可以实现多个用户的设计在同一次加工过程同时被完成，这是现阶段集成光学产业需求还不是很巨大时，采用的一种较为廉价的运营方式，这样任何一个设计者都不用单独为一整个晶圆付费，从而减轻研发成本。