现在是时候制定一个新的方案来发现和纠正先进芯片的缺陷了

半导体是所有技术变化的基础。强大的微处理器开创了个人电脑时代。在智能手机中植入高性能、低功耗芯片的先进技术,将推动移动时代的到来。云计算时代,处理器、存储库和存储在巨大的数据中心。尽管这些市场依然庞大且不断增长,但在物联网(IoT)、大数据和5G的推动下,在新型计算架构和芯片设计的影响下,我们正在进入人工智能时代。半导体行业的发展对全球经济增长的重要性达到了前所未有的程度。

如果我们不能继续使用这种新时代所需的巨大卷中的高性能逻辑和内存设备,我们无法继续前进半导体技术路线图。从研发到高批量生产的新技术节点是一个复杂的过程,主要是通过检测和纠正缺陷的能力。几十年来,行业使用缺陷检查和审查的方法仍然相对相同。是时候重新思考我们的方法?

这是一系列筛选缺陷检测和校正的挑战中的第一个博客。半导体产业推进的任何障碍都将扩展到更大的全球电子生态系统中。可以克服的障碍越快,世界前进的速度越快。时间是一个关键因素。

时间就是金钱

鉴于在半导体行业中的非凡成本,其业务要求围绕时间旋转:发展时间,生产时间,生产时间,上市时间和收入时间。而最关键的参数是屈服的时间。即使是从新工艺的研发到早期斜坡阶段的时间也需要小的加速,然后到芯片制造商的数十亿美元的数十亿美元(见图1)。

图1:收益率曲线(更快地实现大批量生产)哪怕是轻微的左移也能带来数十亿美元的价值。

当然,相反的是真的。新的计算时期的产量改善成本时间,金钱和市场份额延迟,这赋予全世界最有价值的企业。

芯片复杂性

缺陷检测是产量改善的门控因子。可以找到更快的产量杀死缺陷,可以更快地纠正。但是,缺陷越来越难以找到。例如,较小的线宽将微小的滋扰颗粒变为产量杀伤者。在构建复杂的3D晶体管时,并且在执行复杂的多图案化步骤时,小差异可以乘以产生造成造成损伤的缺陷。这进一步复杂化了,因为在发生根本原因后可以透露缺陷:在引入缺陷后,每次后续过程步骤是时间和金钱浪费。

随着芯片的复杂性升高,缺陷变得越来越难以找到,行业应该检查更多。但实际上,确切的相反发生了检查步骤是有限的。这是为什么?

经济挑战

在这个时刻,fab经济模式成为一个重大挑战。每进步一纳米,晶圆加工步骤的数目就会迅速增长。更多的检查步骤等于更多的检查成本。此外,用于发现缺陷的光学扫描仪的日益精密也增加了它们的成本。每台扫描仪的成本越高,每晶圆扫描的成本就越高(见图2)。

图2:加工步骤的增加,光学检测系统的复杂性和成本的增加导致晶圆检测成本不可持续的增加。

因此,工程师正在检查的步骤更少,而不是简单地阻止他们的过程控制预算。当然,lImiting的检查步骤的数量导致加速缺陷检测,回溯,根本原因分析和校正所需的数据较少,从而加速时间来产生。然而,这些检验成本非常真实,不能赶走。插入过程配方的检查步骤的数量是可用成本控制的少数点之一。Fabs预算一定数量的检查美元,工程师会收集尽可能多的数据,每个人都希望成为最好的。

今天使用的检查范式是在一个非常不同的时代发展起来的。不仅摩尔定律按计划运行,在前几代晶圆图上仅仅是微不足道的缺陷,现在却成了产量杀手。现实情况是,与日益增长的挑战复杂性相比,该行业检查得更少,因此收集的数据也更少——而恰恰是在我们应该更多检查的时候。我们需要的是一个新的过程控制剧本,它可以在不打破fab经济模式的情况下加速时间。这对半导体行业来说是势在必行的创新。

在我的下一个博客中,我将描述彻底改变AI时代的缺陷检测和纠正所需的突破。

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