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東方晶源的“軟實(shí)力”:以技術(shù)創(chuàng)新破局半導(dǎo)體制造“良率革命”

2025-04-09
來(lái)源:芯通社

半導(dǎo)體制造領(lǐng)域,,良率始終是懸在行業(yè)頭頂?shù)倪_(dá)摩克利斯之劍,。

尤其是隨著先進(jìn)制程不斷逼近物理極限,行業(yè)對(duì)良率提升的訴求愈發(fā)迫切,。當(dāng)先進(jìn)制程突破5nm節(jié)點(diǎn),,每1%的良率提升都可能為晶圓廠帶來(lái)超過(guò)1.5億美元的利潤(rùn)增量,而低于85%的良率則意味著工藝體系的全面失效,。這種殘酷的“良率算術(shù)”背后,,是芯片制造復(fù)雜度指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)與工藝容錯(cuò)空間不斷收窄的現(xiàn)實(shí)難題。

在提升芯片良率的關(guān)鍵拼圖里,,除了備受矚目的硬件設(shè)備發(fā)揮著重要作用外,,EDA計(jì)算光刻軟件也扮演著不可或缺的角色。作為集成電路制造流程中的關(guān)鍵一環(huán),計(jì)算光刻軟件對(duì)提升芯片制造良率,、推動(dòng)先進(jìn)制程發(fā)展以及促進(jìn)整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步有著不可替代的重要性,。

東方晶源作為國(guó)內(nèi)集成電路良率管理領(lǐng)域的翹楚,自2014年創(chuàng)立起,,便將破解良率難題視為己任,,憑借深厚的技術(shù)積累,精心打造出一系列功能強(qiáng)大的軟件產(chǎn)品和解決方案,。其涵蓋 OPC/SMO優(yōu)化,、反向光刻(ILT)、良率分析平臺(tái)以及嚴(yán)格光刻仿真系統(tǒng)等多個(gè)方面,,全方位助力客戶縮短新產(chǎn)品量產(chǎn)周期,,顯著提升芯片制造良率。

如今,,隨著計(jì)算光刻3.0時(shí)代的到來(lái),,這家擁有600余項(xiàng)專利的企業(yè),正以軟件技術(shù)創(chuàng)新為支點(diǎn),,為中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)突破“卡脖子”困境提供關(guān)鍵支撐,。

在近日召開(kāi)的2025年SEMICON China展會(huì)期間,半導(dǎo)體行業(yè)觀察對(duì)東方晶源EDA軟件研發(fā)負(fù)責(zé)人丁明博士進(jìn)行了深度專訪,。訪談中,,丁明博士結(jié)合東方晶源十多年來(lái)的發(fā)展歷程,重點(diǎn)圍繞計(jì)算光刻,、ILT,、OPC等EDA軟件生態(tài)和技術(shù)創(chuàng)新展開(kāi)分享,系統(tǒng)闡述了公司從技術(shù)研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化落地的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),。

通過(guò)對(duì)話,,我們不僅深入了解到東方晶源如何通過(guò)豐富的產(chǎn)品布局和自主創(chuàng)新打破國(guó)際壟斷,更清晰地看到其以計(jì)算光刻軟件為支點(diǎn),,攜手產(chǎn)業(yè)鏈合作伙伴,,積極推動(dòng)中國(guó)半導(dǎo)體制造良率管理進(jìn)入智能化新階段的戰(zhàn)略布局。

東方晶源:

如何掌控半導(dǎo)體制造的“生命線”,?

Q

半導(dǎo)體行業(yè)觀察:自2014年成立以來(lái),,東方晶源在集成電路良率管理領(lǐng)域不斷深耕。在發(fā)展過(guò)程中,,公司是如何逐步聚焦到EDA計(jì)算光刻軟件業(yè)務(wù)的,,期間經(jīng)歷了哪些關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和重大決策?

丁明:東方晶源自成立之始,,即以提升集成電路制造良率為己任,,提出HPO的理念,,希冀為中國(guó)芯片制造走出一條創(chuàng)新之路。

由于EDA計(jì)算光刻軟件與良率檢測(cè)裝備是實(shí)現(xiàn)HPO的兩個(gè)重要支撐,,東方晶源即同時(shí)開(kāi)展了這兩大業(yè)務(wù)方向,。而在EDA計(jì)算光刻軟件方向,早在2014年,,公司就瞄準(zhǔn)了下一代的OPC技術(shù),,產(chǎn)品的基礎(chǔ)架構(gòu)建立在反向光刻技術(shù)(ILT)之上,前瞻性地采用GPU計(jì)算技術(shù)解決計(jì)算速度問(wèn)題,。

對(duì)于關(guān)鍵性的ILT技術(shù),丁明博士指出,,ILT技術(shù)基于精準(zhǔn)的光刻數(shù)學(xué)模型,,從目標(biāo)芯片圖形出發(fā),逆向推導(dǎo)獲得最優(yōu)化掩模圖形,,極大地提升優(yōu)化的靈活性和精準(zhǔn)度,,更能滿足先進(jìn)制程對(duì)圖形精度的苛刻需求。在工藝制程不斷縮微的征途中,,ILT技術(shù)無(wú)疑將是提升制造良率的關(guān)鍵技術(shù),。

丁明強(qiáng)調(diào):“國(guó)際上,對(duì)EUV光刻在更先進(jìn)工藝制程時(shí)需要引入ILT已達(dá)成一致共識(shí),。國(guó)內(nèi)在尖端光刻設(shè)備受限的情況下,,對(duì)ILT也提出了更迫切的需求?!?/p>

經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,,東方晶源已經(jīng)建立起從基于規(guī)則、基于模型及基于反向光刻的完整的計(jì)算光刻軟件產(chǎn)品體系,,滿足芯片工廠從90nm到先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)的研發(fā)及量產(chǎn)要求,。在此基礎(chǔ)上,東方晶源又不斷前進(jìn)探索,,以EDA計(jì)算光刻軟件為樞紐,,聯(lián)動(dòng)上游芯片設(shè)計(jì)和下游良率檢測(cè),踐行HPO的理念,。

Q

半導(dǎo)體行業(yè)觀察:歷經(jīng)10余年的開(kāi)發(fā)與迭代,,東方晶源旗下的計(jì)算光刻平臺(tái)PanGen?已形成豐富產(chǎn)品矩陣,包括MODEL,、DRC,、SBAR、OPC,、LRC,、DPT,、SMO、DMC等,,具備完整的計(jì)算光刻相關(guān)EDA工具鏈條,。近一年來(lái),該平臺(tái)取得了哪些新進(jìn)展和新創(chuàng)新,?

丁明:PanGen?平臺(tái)擁有完整的計(jì)算光刻工具鏈條,,是首款具有CPU+GPU混算構(gòu)架的全芯片反向光刻(ILT)功能的掩模優(yōu)化工具,技術(shù)路線上具有顯著優(yōu)勢(shì),。歷經(jīng)10余年的開(kāi)發(fā)與迭代,,該產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)主流邏輯和存儲(chǔ)芯片制造商的工藝研發(fā)和量產(chǎn)中。近一年來(lái),,公司持續(xù)優(yōu)化PanGen?平臺(tái),,精益求精,不斷滿足客戶對(duì)產(chǎn)品新的期待,。

取得的重要進(jìn)展主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

自動(dòng)化模型標(biāo)定技術(shù):全面支持GA全局優(yōu)化算法,,獲取更為精準(zhǔn)的模型參數(shù),同時(shí)降低對(duì)工程師經(jīng)驗(yàn)的依賴,;

新一代基于SEM圖片的模型標(biāo)定技術(shù):支撐數(shù)萬(wàn)級(jí)SEM圖片直接用于光刻模型的標(biāo)定,,提升光刻模型精準(zhǔn)度的同時(shí),降低Fab數(shù)據(jù)采集工作量,;

全新的Ultra光刻模型:模型的穩(wěn)定性和計(jì)算效率獲得極大提升,,提高Fab研發(fā)及量產(chǎn)效率;

高精準(zhǔn)的Etch模型:全新的基于物理模型和人工智能相結(jié)合的Etch過(guò)程建模技術(shù),;

AMO 掩模優(yōu)化技術(shù):多變量的掩模優(yōu)化技術(shù),,補(bǔ)齊單變量、多變量到全局變量掩模優(yōu)化技術(shù)矩陣拼圖,,滿足不同場(chǎng)景客戶需求,;

曲線掩模的反向光刻技術(shù):在freeform 反向光刻技術(shù)基礎(chǔ)上迭代開(kāi)發(fā)曲線掩模反向光刻技術(shù),已完成各重要技術(shù)要素的攻關(guān),;

光源掩模優(yōu)化技術(shù)的提升:支持基于設(shè)計(jì)圖形Unit Cell的優(yōu)化,,獲取更為精準(zhǔn)的光源優(yōu)化結(jié)果;全面支持純CPU計(jì)算平臺(tái),,滿足不同用戶場(chǎng)景需求,;

DMC產(chǎn)品:完成D2C內(nèi)核的技術(shù)升級(jí),精準(zhǔn)度和穩(wěn)定性獲得極大提升,;全新的DMC產(chǎn)品也即將發(fā)布,,用于對(duì)芯片設(shè)計(jì)可制造性的更準(zhǔn)確、更快速的簽核,,加快芯片的研發(fā)周期,。

Q

半導(dǎo)體行業(yè)觀察:OPC作為東方晶源的核心產(chǎn)品,,其技術(shù)領(lǐng)先性、或者說(shuō)核心競(jìng)爭(zhēng)力具體體現(xiàn)在哪些維度,?

丁明:東方晶源計(jì)算光刻軟件的核心競(jìng)爭(zhēng)力主打四字口訣——“全準(zhǔn)快合”:

全:東方晶源具有完整的計(jì)算光刻產(chǎn)品體系,,可以滿足Fab從研發(fā)到量產(chǎn)的各項(xiàng)技術(shù)要求;支持多樣化的計(jì)算平臺(tái)和應(yīng)用場(chǎng)景,;

準(zhǔn):擁有領(lǐng)先的光刻模型及光刻建模技術(shù),,確保優(yōu)化結(jié)果質(zhì)量;領(lǐng)先的光源掩模聯(lián)合優(yōu)化技術(shù),,獲取高精準(zhǔn)的光源,,提高制造良率;采用基于反向光刻的掩模優(yōu)化技術(shù),,獲取更為精準(zhǔn)的掩模優(yōu)化結(jié)果,,獲得更高的制造良率;

快:不斷迭代的算法,,全面支持GPU加速計(jì)算,穩(wěn)健的資源管理調(diào)度系統(tǒng),;

合:計(jì)算光刻軟件作為HPO理念的一個(gè)基本元素,,很容易與公司其他產(chǎn)品形成合力,產(chǎn)生1+1>2的效果,,更為高效,、系統(tǒng)地解決集成電路制造中的良率問(wèn)題,而這正是客戶最為關(guān)心的點(diǎn),。

Q

半導(dǎo)體行業(yè)觀察:除了Pangen?平臺(tái),,東方晶源的良率管理平臺(tái)軟件YieldBook、嚴(yán)格光刻仿真軟件PanGen Sim?進(jìn)展情況如何,?其核心競(jìng)爭(zhēng)力如何體現(xiàn),?

丁明:YieldBook是東方晶源旗下的良率管理平臺(tái)軟件,其用于對(duì)量測(cè)和檢測(cè)設(shè)備采集得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,、處理,,采用先進(jìn)圖像計(jì)算技術(shù),結(jié)合人工智能可自動(dòng)化,、高效地實(shí)現(xiàn)缺陷分類,,缺陷溯源等,并反饋給生產(chǎn)過(guò)程,。PanGen Sim?軟件是用于對(duì)光刻過(guò)程進(jìn)行第一性原理的嚴(yán)格仿真的軟件,,可用于前期工藝開(kāi)發(fā)工程中工藝參數(shù)的確定,同時(shí)也可用于對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中缺陷的仿真分析,。

目前這兩款產(chǎn)品均已成熟,,在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)處于領(lǐng)先地位,,并獲得客戶訂單得到實(shí)際應(yīng)用。這兩款產(chǎn)品與PanGen?計(jì)算光刻平臺(tái)共享底層基礎(chǔ)底座,,可方便地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互,,在此基礎(chǔ)之上搭建高效、系統(tǒng)的協(xié)同化解決方案,。

Q

半導(dǎo)體行業(yè)觀察:東方晶源的HPO理念如何理解,?目前進(jìn)展及未來(lái)發(fā)力點(diǎn)在哪?

丁明:目前集成電路制造生態(tài)下,,設(shè)計(jì)和制造過(guò)程相互分離,,無(wú)法做到信息共享,需要進(jìn)行多次設(shè)計(jì)-試產(chǎn)迭代,,才能實(shí)現(xiàn)足夠的制造良率,,在這一過(guò)程不僅會(huì)消耗大量的成本,同時(shí)也會(huì)拉長(zhǎng)芯片投產(chǎn)周期,。隨著工藝節(jié)點(diǎn)越來(lái)越先進(jìn),,這一情況將會(huì)更為嚴(yán)重。

HPO理念在于將設(shè)計(jì),、制造過(guò)程通過(guò)Digital Fab打通數(shù)據(jù)交互,,基于大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)建立生產(chǎn)過(guò)程的大模型,略去或加速前述設(shè)計(jì)-迭代的復(fù)雜過(guò)程,,在節(jié)省時(shí)間和資金,、人力成本的同時(shí),利用協(xié)同優(yōu)化的優(yōu)勢(shì)獲取更高的制造良率,。

東方晶源基于HPO良率最大化技術(shù)路線和產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念,,經(jīng)過(guò)10余年的技術(shù)攻關(guān),打造出計(jì)算光刻平臺(tái)PanGen?,、納米級(jí)良率量測(cè)檢測(cè)設(shè)備,、良率數(shù)據(jù)管理平臺(tái)YieldBook、嚴(yán)格光刻仿真軟件PanGen Sim?等諸多工具,,為HPO落地提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),。

基于此,東方晶源已開(kāi)展多個(gè)方面的研發(fā)嘗試,,并在國(guó)內(nèi)多家Fab進(jìn)行落地驗(yàn)證,。D2C/DMC是其中一個(gè)典型案例,將極為復(fù)雜的OPC過(guò)程建立深度學(xué)習(xí)模型,,實(shí)現(xiàn)了制造和設(shè)計(jì)之間的快速反饋機(jī)制,,同時(shí)能確保Fab生產(chǎn)數(shù)據(jù)的保密性。

未來(lái),,東方晶源將進(jìn)一步發(fā)揮在軟硬件結(jié)合方面的優(yōu)勢(shì),,打通量測(cè)-制造-設(shè)計(jì)之間的壁壘,,走出一條更容易、更高效的芯片制造“東方晶源”之路,。

Q

半導(dǎo)體行業(yè)觀察:隨著集成電路產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展,,EDA光刻軟件市場(chǎng)需求不斷變化。東方晶源如何敏銳捕捉市場(chǎng)變化趨勢(shì),?在產(chǎn)品研發(fā)和市場(chǎng)推廣方面,,采取了哪些針對(duì)性的策略來(lái)滿足客戶日益多樣化的需求?

丁明:可以從客戶,、技術(shù)和服務(wù)三個(gè)角度來(lái)講:

和客戶做朋友,,實(shí)時(shí)傾聽(tīng)客戶的痛點(diǎn)和需求,從客戶的角度去分析和思考問(wèn)題,,設(shè)計(jì)解決方案,;

洞悉業(yè)界的發(fā)展趨勢(shì),結(jié)合各個(gè)客戶特點(diǎn),,前瞻性地布局開(kāi)發(fā)針對(duì)具體市場(chǎng)的產(chǎn)品(ILT技術(shù)正是如此),;

服務(wù):建立快速響應(yīng)機(jī)制,服務(wù)好客戶需求,。

綜合來(lái)看,,這種“需求驅(qū)動(dòng)研發(fā)、技術(shù)引領(lǐng)市場(chǎng)”的發(fā)展模式,,使東方晶源在過(guò)去三年保持快速增長(zhǎng),產(chǎn)品覆蓋國(guó)內(nèi)眾多頭部客戶,。未來(lái),,東方晶源將持續(xù)深化“技術(shù)-產(chǎn)品-服務(wù)”閉環(huán),通過(guò)HPO理念和體系的升級(jí),,推動(dòng)芯片制造從經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)向數(shù)據(jù)智能驅(qū)動(dòng)的范式轉(zhuǎn)型,。

Q

半導(dǎo)體行業(yè)觀察:在集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中,EDA軟件與上下游企業(yè)緊密相關(guān),。東方晶源在與產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作過(guò)程中開(kāi)展了哪些項(xiàng)目,?這些合作對(duì)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展起到了什么作用?

丁明:在技術(shù)生態(tài)構(gòu)建方面,,東方晶源展現(xiàn)出戰(zhàn)略前瞻性,。

作為EDA2聯(lián)盟會(huì)員單位,積極參與EDA行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定和國(guó)產(chǎn)EDA工具鏈的建設(shè),,攜手各會(huì)員單位,,推動(dòng)EDA技術(shù)和產(chǎn)業(yè)革新;

參與芯粒(chiplet)系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)EDA工具鏈的建設(shè),,共同制定芯粒EDA工具行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),。同時(shí),,針對(duì)芯粒系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)多物理場(chǎng)仿真分析的關(guān)鍵需求,東方晶源推出多物理場(chǎng)耦合仿真分析工具PanSys,,率先實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)EDA工具在該領(lǐng)域的突破,,極大地提升芯粒系統(tǒng)的設(shè)計(jì)效率,縮短芯片研發(fā)周期,,助力國(guó)產(chǎn)芯粒產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,;

與國(guó)內(nèi)芯片設(shè)計(jì)公司和晶圓制造企業(yè)共同開(kāi)發(fā)驗(yàn)證HPO解決方案,這種創(chuàng)新合作模式不僅實(shí)現(xiàn)了HPO解決方案在芯片設(shè)計(jì)和先進(jìn)制程中的工程化驗(yàn)證,,更通過(guò)技術(shù)溢出效應(yīng)提升了整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同能力,,探索高效集成電路制造創(chuàng)新之路。

此外,,東方晶源還與高校聯(lián)合開(kāi)發(fā)AI加速算法,,通過(guò)開(kāi)源社區(qū)賦能行業(yè)創(chuàng)新。

Q

半導(dǎo)體行業(yè)觀察:結(jié)合EDA光刻技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì),,東方晶源接下來(lái)的研發(fā)方向和技術(shù)創(chuàng)新是如何規(guī)劃的,?

丁明:

曲線掩模技術(shù):全面的曲線掩模產(chǎn)品,包括從嚴(yán)格仿真,、快速仿真,、光源優(yōu)化到基于反向光刻的掩模優(yōu)化的一體化全套解決方案;

人工智能技術(shù):目前,,人工智能技術(shù)已經(jīng)在東方晶源的軟件產(chǎn)品中獲得了廣泛應(yīng)用,,例如將人工智能與物理模型相結(jié)合,獲得高精準(zhǔn)的光刻模型,;利用人工智能加速反向光刻技術(shù),;基于人工智能的設(shè)計(jì)可制造性反饋;基于人工智能的缺陷分類等,。未來(lái),,東方晶源將人工智能全面融合到計(jì)算光刻產(chǎn)品體系,從光刻建模到ILT技術(shù)再到自動(dòng)化的recipe生成及優(yōu)化等,。隨著DeepSeek新一輪文本式推理生成技術(shù)的發(fā)展,,人工智能將在EDA軟件產(chǎn)品中獲得更多的應(yīng)用;

DTCO技術(shù):以PanGen?計(jì)算光刻平臺(tái)為樞紐,,聯(lián)動(dòng)芯片設(shè)計(jì)和量測(cè)數(shù)據(jù),,建立高效的缺陷反饋和優(yōu)化體系,形成綜合高效的良率協(xié)同優(yōu)化體系,,縮短芯片研發(fā)周期,,降低成本;

3D IC技術(shù):除了縮微技術(shù)以外,芯粒堆疊是實(shí)現(xiàn)高端芯片的另一條重要方向,,建立用于3D IC的相關(guān)EDA技術(shù)體系,,形成東方晶源立體化的芯片良率解決方案。

良率革命:

東方晶源重塑半導(dǎo)體制造價(jià)值

放眼當(dāng)下,,在AI算力爆發(fā)與先進(jìn)制程競(jìng)賽交織的半導(dǎo)體新時(shí)代,,良率成為衡量制造體系成熟度的核心標(biāo)尺。

在這場(chǎng)關(guān)乎產(chǎn)業(yè)安全的良率革命中,,東方晶源憑借其完備的軟件產(chǎn)品矩陣,、持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新以及有效的市場(chǎng)策略,為中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)找到了一條擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的發(fā)展路徑,。

展望未來(lái),,東方晶源將繼續(xù)以客戶需求為導(dǎo)向,扎根于軟件技術(shù)創(chuàng)新的土壤,。不斷對(duì)現(xiàn)有軟件產(chǎn)品進(jìn)行迭代升級(jí),,提升OPC優(yōu)化、ILT等關(guān)鍵技術(shù)性能,,拓展產(chǎn)品在更多復(fù)雜制程中的應(yīng)用,。同時(shí),加大研發(fā)投入,,探索如曲線掩模技術(shù),、AI與計(jì)算光刻深度融合等前沿領(lǐng)域,為客戶提供更高效,、更智能的軟件解決方案,。

東方晶源將堅(jiān)定踐行HPO良率最大化技術(shù)路線和產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念,向著“打造中國(guó)芯片制造的GoldenFlow”的目標(biāo)努力前行,。


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