台积电携手 ANSYS,藉仿真仿真软件应用提升芯片可靠度

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为了提高芯片或处理器的可靠度,全球代工龙头台积电与 EDA 仿真仿真软件商安硅思 (Ansys) 日前宣布,将针对可靠度强化流程( Automotive Reliability Enhancement Flow) 进行合作。 在该项合作协议意中,ANSYS 将藉由仿真仿真分析软件协助台积电,使得芯片在奈米制程的生产过程中,得以掌控线径与噪声信息,使生产过程更加顺利,进而提高芯片的可靠度。 ANSYS 表示,在该项流程中,他们是台积电目前**的合作伙伴。

Ansys 全球半导体事业部总经理暨副总裁 John Lee 表示,在先进驾驶辅助系统 (ADAS) 系统越来越普及,并且由**车种逐渐下放到一般中阶与入门车款的情况下,使得 ADAS 所使用的芯片数量逐渐提升。 只是,相较于过去手机芯片的使用,故障时顶多不能通讯和上网。 但是,ADAS 所使用的芯片一旦故障就有可能伤及生命安全的情况下,可靠性的问题就不能够马虎。

John Lee 进一步表示,未来无人车的应用逐渐提升的情况下,其中不但许多的服务都是要透过与云端相连来执行。 甚至,这些无人控制的自驾车都内建了许多感测芯片。 这些芯片一但出现了问题,则结果就不是像手机故障后丢掉那样的简单。 因为包括驾驶本身,以及路上的行人、车辆都会面临生命危险。 因此,相较于过去的芯片可靠度要求,现阶段就比过去提高许多。 因此,藉由 ANSYS 所提供的仿真仿真分析,就可以先一步的提升芯片的可靠度设计,进一步提升芯片的稳定性。

以本次 ANSYS 与台积电的合作内容来说,就是在整套制程的标准程序下,台积电针对芯片的可靠性建立一项流程,就是要求芯片能在极端的环境当下,仍具备一定水平的可靠度。 这样内附可靠度标准的作业程序,再提供给各大 IC 设计厂商。 藉由这样标准作业程序,来进一步的进行芯片的设计工作,使设计出的芯片都能符合相关的可靠度规定。 而除了这样的事前仿真之外,也可以进行事后的仿真验证。 John Lee 表示,事后的仿真验证,也就是验证在芯片设计出之后,其中的规格与生产出的成品是不是一致。 否则一但没有经过事后的仿真而出了错误的光罩,重新再来可就是新台币 2,000 万元的光罩损失费用。

Ansys 台湾区总经理童承方也指出,在当前半导体制程缩小是未来的趋势下,其芯片的功耗运用将会逐渐降低。 在这样的情况下,为了达到运算的效能,各种的噪声都会有对芯片效能产生很大的影响。 因此,藉由仿真仿真技术的分析对芯片与封装制程同时能进行仿真,就可以了解芯片内的电流与功耗状态,将可达到提升制程效能的目的。 童承方进一步强调,ANSYS 所提供的仿真仿真技术可以自芯片的早期设计,到制程阶段的凸块置放、封装、芯片测试等,都可以使用该技术。

另外,童承方还指出,为了因应即将来临的 7 奈米制程,在电压容忍度小细微,使得电压可以波动幅度也很小的情况下,晶圆制造商为了能在更小的面积中放置更多的晶体管,而且还必须能提供足够的电流给每一个晶体管运作。 此时,若没有仿真仿真软件来协助,则线径做得过细将会烧毁,线径做得过粗将无法提供足够的电流,使晶体管无法达到应有的运作效能。 所以,在半导体制程微缩的情况下,仿真仿真技术的需求也就越大。 「过去,28 奈米制程可能仿真仿真 2 到 3 个项目。 如今,7 奈米制程可能就要达到 10 个项目」 童承方指出。

而虽然,仿真仿真的需求越来越多,相对对生产成本也会提高。 但是,童承方指出,相对于晶圆制造商必须花费更多的样品损耗,而且不断重新的人力与时间成本来比较,采用仿真仿真技术的成本仍是相对较低者。 面对未来台积电新制程的陆续加入,ANSYS 会与台积电进行相关合作,将相关需要的参数导入 ANSYS 的仿真软件中,力入未来采用 EUV 的参数等,建立一套完整的仿真内容进行仿真,之后再提供给相关 IC 设计业者采用,以建立出一套完整的制作流程。

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