芯片工程師常說的那些“黑話”

芯師爺|Core master|

2022-03-10 11:34:19 13

1 計劃

A：你們項目組芯片什么時間TO？

B：年底。

A: MPW?

B: 直接FULL MASK。

A：有錢。

B：芯片面積太大，占了6個SEAT，況且年底沒有合適時間點的shuttle。老大們就直接定了FULL MASK。

A：牛X！

TAPEOUT （TO）：流片，指提交最終GDSII文件給Foundry工廠做加工。

MPW ：多項目晶圓，將多個使用相同工藝的集成電路設計放在同一晶圓片上流片，制造完成后，每個設計可以得到數十片芯片樣品。

FULL MASK ：“全掩膜”的意思，即制造流程中的全部掩膜都為某個設計服務。

Shuttle：就是MPW的時間，MPW的時間就是固定的，每個月或者每個季度有一次，有個很形象的翻譯：班車，到點就走。

SEAT：一個MPW的最小面積，就類似“班車”的座位，可以選擇一個或者幾個座位。

簡單來說，MPW就是和別的廠家共享一張掩模版，而FULL MASK則是獨享一張掩膜版。

如果芯片風險比較高，則可以先做MPW，測試沒有問題，再做FULL MASK。

主要的原因就是MASK（掩膜），比較貴，例如40nm的MASK大約在500萬左右，而28nm的MASK大約在1000萬左右，14nm的MASK大約在2500萬左右。不同廠家有差異，這里只是說明MASK的成本比較高。

如果芯片失敗，則MASK的錢就打水漂了。所以先做一次MPW也是分散風險的方法。

而MPW的問題就是，這個是按照面積來收錢的，例如在40nm的3mm*4mm 大約50*民幣等等。

這個叫做SEAT。一個SEAT就是3mm*4mm。

如果超過這個面積，就要額外收費。所以大芯片，是不合適做MPW的，如果是120mm2那需要10個SEAT，那么和整個MASK費用就一樣了。

這種情況做MPW就不合適了，所以從成本上來說是綜合考量的一件事情。

2 供應鏈

A：這次定了多少片WAFER？

B：24片？每片大約出1000片Die。考慮yield，大約有2萬片。

A：封裝怎么做？wirebonding還是flipchip。

B：Flip chip 。

A：是在foundry長好bump，還是封裝廠家來長bump。

B：foundry直接長好bump送到封測廠。

A: CP和FT都做，還是只做FT。

B：yield不高，基板也很貴，只做CP的話，會浪費太多基板。

A：對對對，這個年頭，基板太貴了。

B：我們老板搞到了1000萬片基板。

A：牛X！

Foundry：晶圓廠，專門從事芯片制造的廠家，例如臺積電（TSMC），中芯國際（SMIC），聯電（UMC）。對應的就是fabless，就是設計廠家，就是沒有晶圓廠。

Wafer：晶圓。

Die：晶圓切割后，單個芯片的晶圓，這個需要加上封裝好的外殼才能能變成芯片。

Chip：最后封裝后的芯片。

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Bump：bumping指凸點。在wafer表面長出凸點（金，錫鉛，無鉛等等）后，（多用于倒裝工藝封裝上，也就是flipchip）。

Wirebonding：打線也叫Wire Bonding(壓焊，也稱為綁定，鍵合，絲焊)是指使用金屬絲(金線、鋁線等)，利用熱壓或超聲能源，完成固態電路內部接線的連接，即芯片與電路或引線框架之間的連接。

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Flipchip：Flip chip又稱倒裝片，是在I/Opad上沉積錫鉛球，然后將芯片翻轉加熱利用熔融的錫鉛球與陶瓷基板相結合。

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CP：直接對晶圓進行測試，英文全稱Circuit Probing、Chip Probing，也稱為晶圓測試，測試對象是針對整片wafer中的每一個Die，目的是確保整片wafer中的每一個Die都能基本滿足器件的特征或者設計規格書，通常包括電壓、電流、時序和功能的驗證。可以用來檢測fab廠制造的工藝水平。

FT：FT測試，英文全稱FinalTest，是芯片出廠前的最后一道攔截。測試對象是針對封裝好的chip，CP測試之后會進行封裝，封裝之后進行FT測試。可以用來檢測封裝廠的工藝水平。

Yield：良率，芯片的良率這個和工藝比較相關，芯片有一定幾率失效，芯片越大，失效的幾率也越大。

解釋一下：為什么不直接做FT，而先做CP再做FT，這個是因為，CP針對晶圓，如果壞的Die就不用再去做封裝了，省下封裝的費用和基板的費用。

為什么不只做CP，而忽略FT，這個是因為CP測試完畢后，在封裝過程中還會引入芯片失效，所以還需要做FT來將失效的芯片去掉。

這個是一個權衡的過程，如果芯片良率足夠高，封裝成本不敏感，CP測試省掉，直接做FT也是可以的，因為CP測試本身也是需要成本。這個就是計算良率的問題。

目前來看，芯片行業整個供應鏈都很緊張，所以能夠*到產能，包括*wafer，*基板，這些對于芯片廠商來說，都是當下的最重要的事情。

除了產能，其他都不是事！

3 IP

A：這次SOC芯片選的哪個vendor的IP？

B：S的。

A：S的據說不錯，據說挺貴的，license要多少錢

B：200萬刀。

A：正常價。

B：收不收loyalty。

A: 收，每個芯片額外0.5刀。

B：牛X

IP：這個對應芯片來說，就是一個完整的功能模塊，

vendor：就是IP供應商，IP vendor，

license：允許使用這個IP，IP的授權

Loyalty：在用戶使用這個IP后，需要按照每個芯片收錢。

SOC：片上系統，就是把CPU，總線，外設，等等放到一個芯片內部實現。例如手機處理器就是一個復雜的SOC芯片。

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IP這個是構成芯片最核心的組成單元，例如USB，PCIE，CPU等等都是IP，整個芯片都是IP集成的，芯片能夠做的比較復雜，核心就是IP的復用。例如那些做成幾千萬門，幾億門的，都是IP復用才能可以的。

如果有公司說全自主，沒有用過別人的IP，這種公司要么最牛X，例如大家都知道I家，要么就是極其簡單，ASIC。如果是做SOC大芯片這個領域，沒有用過別家的IP，這個不太可信。例如模擬的高速serdes，PCIe，ddr，mipi等等，全部自己搞，產品周期就會很漫長。蘋果的芯片也是先用了別人的IP，公司達到萬億美金產值，搞那么多人來自己搞替換。

初創公司，不用外部IP，從0開始搞，這個不是思路，是絕路。

一般是核心IP自己搞（也沒有賣的），外圍成熟IP有成熟就賣成熟IP,減少上市的時間，盡快迭代占了市場，逐漸核心替換，才是正常公司的思維。

千萬不要被“全自研”給唬住了。

一般IP的license的費用和IP的loyalty的費用可以談，如果量很大的話，license的費用就會比較低，loyalty的費用單片不高，但是如果量很大，最后就很可觀，也有IP廠商不收license費用，最后只收loyalty的費用，這樣IP廠商和芯片廠商的利益就綁在一起了。

4 技術

A: 你們項目的RTL freeze了嗎？

B：freeze了，verification都差不多了。Power simlulation正在搞。

A：年底的shuttle應該沒有問題吧

B：可能要delay，netlist還沒有freeze

A：啥原因？

B：SDC還有點問題，后端反饋，timing沒有clean；

A：那你們要抓緊了，需要去做merge，需要提前2周出gds。

B：是的，我們芯片分了10個模塊單獨harden，難度還是很大的。

A：牛X

RTL：register-transferlevel（RTL）是用于描述同步數字電路的硬件描述語言。

Netlist：網表，RTL需要通過綜合以后才能變成網表。

SDC：設計提供約束文件，綜合工具需要這個約束文件才能講RTL轉換成netlist。

SDC主要描述內容包括：芯片工作頻率，芯片IO時序，設計規則，特殊路徑，不用check的路徑等等。

Freeze：指設計凍結，不能再改動的了，例如RTL freeze ，就是代碼凍結了，netlist freeze 就是網表凍結了，不能再改了。

Verification：芯片功能驗證，目前主要指芯片驗證方法論（UVM），主要通過驗證兩者RTL和reference model是不是一致，簡稱A=B，見我原來寫的《降低芯片流片失敗風險的"七種武器"》，里面有關于驗證的描述。

Simulation：仿真, 仿真通常是生成波形，一般來說，芯片的功能，verification ，芯片的功耗，可以simulation，比較直觀反應真實的場景。

Hardren：指某個IP以硬模塊的形式來實現。

GDS：netlist經過后端工具編程版圖，而版圖提交給流片廠家（foundry）的就是GDS II

Merge：就是講單獨hardren的模塊，拼接進去。

merge這個是IP廠商保護IP的一種手段，一般放在foundry的專門的merge room中，才能進行。這樣芯片廠商最終需要去foundry廠商那里拼接完成，得到最終的GDSII。

delay：延期，這個次是芯片工程師最不愿意的詞了，也是最經常碰到的詞，一個環節不慎，就要delay，這個意味著問題出現，成本增加，周期加長。

如果芯片太大，可以把其中一部分來hardren，頂層就是幾個harden模塊像拼拼圖一樣拼起來，大型多核CPU一般都是這樣做的，在版圖上很容易看出來。

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從上圖來看，這些四四方方的位置，都是單獨harden后，在芯片頂層拼起來的。

單獨harden的好處是，可以多個芯片后端設計團隊并行設計，大家同時設計，設計完畢，拼接一下就行。

如果有問題的話，直接改某個模塊，而不用整個芯片都返工。當然，改完某個模塊后，面積還要保持一致，否則就拼不進去了，改完了后，整個頂層也要重新跑一遍流程。

這個就是大芯片難度大的原因，也容易delay（延期）；

大芯片的設計難度明顯比小芯片設計難度大，周期也長。

大芯片類似大電影，需要大咖，大制作，燈光，道具，劇本，人員，后期，等等；小芯片類似小視頻，都是芯片，其中的復雜程度，協同程度，需要人力，物力，財力都是完全不同的。

現在有個問題：大芯片賺錢，還是小芯片賺錢？

這個也不一定，你見過幾億拍的大片，沒幾個人看，虧得一塌糊涂，而一個人拍的小視頻也可以火遍全網。

但是，大芯片是能力，國之重器，非常重要。

5 后記

上面是比較常用的一些“黑話”。

當然芯片工程師的“黑話”，遠不止于此。

就像斯皮爾伯格導演《貓鼠游戲》里的萊昂納多一樣，他偽裝成記者和一個資深飛行員套話，記住了這些黑話，就能偽裝成一個飛行員，從而成功的登上飛機。

而知道上面這些芯片工程師的“黑話”，還遠不能混為一個芯片工程師。

由于芯片分工太細，很多芯片工程師對于這些不同工序的黑話，也不能全部知道。

這個就類似我們討論芯片的時候，芯片流程太復雜，以至于很難看清全貌。

*已經變了。

分工越來越細，只能管中窺豹。

*如此，芯片也如此。

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