FullMask-MPW概述

Full Mask和MPW都是集成電路的一種流片(將設(shè)計結(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設(shè)計服務(wù);而MPW 全稱為Multi Project Wafer，直譯為多項目晶圓，即多個項目共享某個晶圓，也即同一次制造流程可以承擔(dān)多個IC設(shè)計的制造任務(wù)。

在IC設(shè)計和生產(chǎn)流程中，F(xiàn)abless設(shè)計者一般會將集成電路設(shè)計的最終結(jié)果以GDSII格式記錄的電路版圖數(shù)據(jù)交給Foundry，這個動作叫做Tape Out，俗稱流片(投片)。代工廠根據(jù)集成電路版圖對半導(dǎo)體晶圓進(jìn)行加工，加工的過程非常復(fù)雜，包括通過氧化、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，可以簡單地理解為整個過程就是把版圖(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)某個芯片的成本可以簡單地以所使用到的Mask的數(shù)量來表征，用到的Mask越多說明芯片規(guī)模越大、越復(fù)雜，成本也就越高。相應(yīng)地，F(xiàn)ull Mask就是指整個晶圓制造過程中的全部Mask都是為某個芯片所用，顯然這次投片的成本是很高的。只有在設(shè)計完全有把握成功并且準(zhǔn)備大批量生產(chǎn)、商用的時候，才會采用Full Mask方式，因為批量生產(chǎn)可以降低成本。

但是芯片設(shè)計往往是難度很大的，特別是對應(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更傾向于對產(chǎn)量大的集成電路設(shè)計提供生產(chǎn)加工服務(wù)。同時，由于Foundry對先進(jìn)生產(chǎn)線的投資巨大，必然會將其成本轉(zhuǎn)嫁到客戶的投片費(fèi)用上，對集成電路設(shè)計者來說，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)用動輒就幾百萬至上千萬元。如果設(shè)計中存在問題，那么制造出來的所有芯片可能全部報廢，損失是巨大的。對很多Fabless來說，其設(shè)計通常難于實現(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)計者，并不需要將芯片規(guī)模商用，只需要生產(chǎn)少量芯片來驗證其設(shè)計結(jié)果。因此產(chǎn)生了MPW。

MPW為Multi Project Wafer的縮寫，直譯為多項目晶圓;其主要思想是將多個使用相同工藝的集成電路設(shè)計放在同一晶圓片上流片，制造完成后，每個設(shè)計可以得到數(shù)十片芯片樣品，這一數(shù)量對于原型(Prototype)設(shè)計階段的實驗、測試已經(jīng)足夠。而該次制造費(fèi)用就由所有參加MPW的項目按照芯片面積分?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)品開發(fā)風(fēng)險。MPW有一定的流程，通常由Foundry或者第三方服務(wù)機(jī)構(gòu)來進(jìn)行組織，各種工藝在某一年之中的MPW時間點(diǎn)是預(yù)先設(shè)定好的，因此對參與者來說，在設(shè)計和開發(fā)方面有一定的進(jìn)度壓力。但是相比之下，MPW帶來的好處是顯而易見的，采用多項目晶圓降低了集成電路的生產(chǎn)成本，為設(shè)計人員提供了實踐機(jī)會，并促進(jìn)了集成電路設(shè)計成果轉(zhuǎn)化，對IC設(shè)計人才的培訓(xùn)，中小設(shè)計公司的發(fā)展，以及新產(chǎn)品的開發(fā)研制都有相當(dāng)大的促進(jìn)作用。