FullMask-MPW

在IC設(shè)計(jì)和生產(chǎn)流程中，F(xiàn)abless設(shè)計(jì)者一般會(huì)將集成電路設(shè)計(jì)的最終結(jié)果以GDSII格式記錄的電路版圖數(shù)據(jù)交給Foundry，這個(gè)動(dòng)作叫做Tape Out，俗稱流片(投片)。代工廠根據(jù)集成電路版圖對(duì)半導(dǎo)體晶圓進(jìn)行加工，加工的過(guò)程非常復(fù)雜，包括通過(guò)氧化、化學(xué)刻蝕、離子注入摻雜、金屬淀積等方法制造出晶體管和互連線，除此之外，可以簡(jiǎn)單地理解為整個(gè)過(guò)程就是把版圖(包括形狀、尺寸、層次)復(fù)制到一塊半導(dǎo)體薄片中，其原理類似于膠片照相機(jī)的成像和沖洗過(guò)程，其中用到大量的各種形狀的遮光罩，這些光罩決定了在半導(dǎo)體平面上各個(gè)層次的圖形形狀，在集成電路制造中被稱為Mask，俗稱"光罩"或"掩膜"。

單次生產(chǎn)某個(gè)芯片的成本可以簡(jiǎn)單地以所使用到的Mask的數(shù)量來(lái)表征，用到的Mask越多說(shuō)明芯片規(guī)模越大、越復(fù)雜，成本也就越高。相應(yīng)地，F(xiàn)ull Mask就是指整個(gè)晶圓制造過(guò)程中的全部Mask都是為某個(gè)芯片所用，顯然這次投片的成本是很高的。只有在設(shè)計(jì)完全有把握成功并且準(zhǔn)備大批量生產(chǎn)、商用的時(shí)候，才會(huì)采用Full Mask方式，因?yàn)榕可a(chǎn)可以降低成本。

但是芯片設(shè)計(jì)往往是難度很大的，特別是對(duì)應(yīng)新的研究課題，可能要經(jīng)歷多次投片才能進(jìn)入商用。而為了跟上摩爾定律，F(xiàn)oundry升級(jí)換代所需的設(shè)備和技術(shù)研發(fā)的投資不斷增大，基于盈利的考慮，F(xiàn)oundry更傾向于對(duì)產(chǎn)量大的集成電路設(shè)計(jì)提供生產(chǎn)加工服務(wù)。同時(shí)，由于Foundry對(duì)先進(jìn)生產(chǎn)線的投資巨大，必然會(huì)將其成本轉(zhuǎn)嫁到客戶的投片費(fèi)用上，對(duì)集成電路設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，到Foundry生產(chǎn)線上制造芯片的費(fèi)用也在不斷上漲，如今投一次片的費(fèi)用動(dòng)輒就幾百萬(wàn)至上千萬(wàn)元。如果設(shè)計(jì)中存在問(wèn)題，那么制造出來(lái)的所有芯片可能全部報(bào)廢，損失是巨大的。對(duì)很多Fabless來(lái)說(shuō)，其設(shè)計(jì)通常難于實(shí)現(xiàn)一次投片就獲得成功批量商用，因此需要有小批量的樣片生產(chǎn)需求，另外還有院校、科研機(jī)構(gòu)和獨(dú)立設(shè)計(jì)者，并不需要將芯片規(guī)模商用，只需要生產(chǎn)少量芯片來(lái)驗(yàn)證其設(shè)計(jì)結(jié)果。因此產(chǎn)生了MPW。

MPW為Multi Project Wafer的縮寫(xiě)，直譯為多項(xiàng)目晶圓;其主要思想是將多個(gè)使用相同工藝的集成電路設(shè)計(jì)放在同一晶圓片上流片，制造完成后，每個(gè)設(shè)計(jì)可以得到數(shù)十片芯片樣品，這一數(shù)量對(duì)于原型(Prototype)設(shè)計(jì)階段的實(shí)驗(yàn)、測(cè)試已經(jīng)足夠。而該次制造費(fèi)用就由所有參加MPW的項(xiàng)目按照芯片面積分?jǐn)?，成本僅為單獨(dú)進(jìn)行原型制造成本的5%-10%，極大地降低了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。MPW有一定的流程，通常由Foundry或者第三方服務(wù)機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行組織，各種工藝在某一年之中的MPW時(shí)間點(diǎn)是預(yù)先設(shè)定好的，因此對(duì)參與者來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)方面有一定的進(jìn)度壓力。但是相比之下，MPW帶來(lái)的好處是顯而易見(jiàn)的，采用多項(xiàng)目晶圓降低了集成電路的生產(chǎn)成本，為設(shè)計(jì)人員提供了實(shí)踐機(jī)會(huì)，并促進(jìn)了集成電路設(shè)計(jì)成果轉(zhuǎn)化，對(duì)IC設(shè)計(jì)人才的培訓(xùn)，中小設(shè)計(jì)公司的發(fā)展，以及新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)研制都有相當(dāng)大的促進(jìn)作用。

Full Mask和MPW都是集成電路的一種流片(將設(shè)計(jì)結(jié)果交出去進(jìn)行生產(chǎn)制造)方式。Full Mask是"全掩膜"的意思，即制造流程中的全部掩膜都為某個(gè)設(shè)計(jì)服務(wù);而MPW 全稱為Multi Project Wafer，直譯為多項(xiàng)目晶圓，即多個(gè)項(xiàng)目共享某個(gè)晶圓，也即同一次制造流程可以承擔(dān)多個(gè)IC設(shè)計(jì)的制造任務(wù)。