芯片工程师常说的那些“黑话”

芯师爷|Core master|

2022-03-10 11:34:19 50

1 计划

A：你们项目组芯片什么时间TO？

B：年底。

A: MPW?

B: 直接FULL MASK。

A：有钱。

B：芯片面积太大，占了6个SEAT，况且年底没有合适时间点的shuttle。老大们就直接定了FULL MASK。

A：牛X！

TAPEOUT （TO）：流片，指提交最终GDSII文件给Foundry工厂做加工。

MPW ：多项目晶圆，将多个使用相同工艺的集成电路设计放在同一晶圆片上流片，制造完成后，每个设计可以得到数十片芯片样品。

FULL MASK ：“全掩膜”的意思，即制造流程中的全部掩膜都为某个设计服务。

Shuttle：就是MPW的时间，MPW的时间就是固定的，每个月或者每个季度有一次，有个很形象的翻译：班车，到点就走。

SEAT：一个MPW的最小面积，就类似“班车”的座位，可以选择一个或者几个座位。

简单来说，MPW就是和别的厂家共享一张掩模版，而FULL MASK则是独享一张掩膜版。

如果芯片风险比较高，则可以先做MPW，测试没有问题，再做FULL MASK。

主要的原因就是MASK（掩膜），比较贵，例如40nm的MASK大约在500万左右，而28nm的MASK大约在1000万左右，14nm的MASK大约在2500万左右。不同厂家有差异，这里只是说明MASK的成本比较高。

如果芯片失败，则MASK的钱就打水漂了。所以先做一次MPW也是分散风险的方法。

而MPW的问题就是，这个是按照面积来收钱的，例如在40nm的3mm*4mm 大约50 民币等等。

这个叫做SEAT。一个SEAT就是3mm*4mm。

如果超过这个面积，就要额外收费。所以大芯片，是不合适做MPW的，如果是120mm2那需要10个SEAT，那么和整个MASK费用就一样了。

这种情况做MPW就不合适了，所以从成本上来说是综合考量的一件事情。

2 供应链

A：这次定了多少片WAFER？

B：24片？每片大约出1000片Die。考虑yield，大约有2万片。

A：封装怎么做？wirebonding还是flipchip。

B：Flip chip 。

A：是在foundry长好bump，还是封装厂家来长bump。

B：foundry直接长好bump送到封测厂。

A: CP和FT都做，还是只做FT。

B：yield不高，基板也很贵，只做CP的话，会浪费太多基板。

A：对对对，这个年头，基板太贵了。

B：我们老板搞到了1000万片基板。

A：牛X！

Foundry：晶圆厂，专门从事芯片制造的厂家，例如台积电（TSMC），中芯国际（SMIC），联电（UMC）。对应的就是fabless，就是设计厂家，就是没有晶圆厂。

Wafer：晶圆。

Die：晶圆切割后，单个芯片的晶圆，这个需要加上封装好的外壳才能能变成芯片。

Chip：最后封装后的芯片。

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Bump：bumping指凸点。在wafer表面长出凸点（金，锡铅，无铅等等）后，（多用于倒装工艺封装上，也就是flipchip）。

Wirebonding：打线也叫Wire Bonding(压焊，也称为绑定，键合，丝焊)是指使用金属丝(金线、铝线等)，利用热压或超声能源，完成固态电路内部接线的连接，即芯片与电路或引线框架之间的连接。

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Flipchip：Flip chip又称倒装片，是在I/Opad上沉积锡铅球，然后将芯片翻转加热利用熔融的锡铅球与陶瓷基板相结合。

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CP：直接对晶圆进行测试，英文全称Circuit Probing、Chip Probing，也称为晶圆测试，测试对象是针对整片wafer中的每一个Die，目的是确保整片wafer中的每一个Die都能基本满足器件的特征或者设计规格书，通常包括电压、电流、时序和功能的验证。可以用来检测fab厂制造的工艺水平。

FT：FT测试，英文全称FinalTest，是芯片出厂前的最后一道拦截。测试对象是针对封装好的chip，CP测试之后会进行封装，封装之后进行FT测试。可以用来检测封装厂的工艺水平。

Yield：良率，芯片的良率这个和工艺比较相关，芯片有一定几率失效，芯片越大，失效的几率也越大。

解释一下：为什么不直接做FT，而先做CP再做FT，这个是因为，CP针对晶圆，如果坏的Die就不用再去做封装了，省下封装的费用和基板的费用。

为什么不只做CP，而忽略FT，这个是因为CP测试完毕后，在封装过程中还会引入芯片失效，所以还需要做FT来将失效的芯片去掉。

这个是一个权衡的过程，如果芯片良率足够高，封装成本不敏感，CP测试省掉，直接做FT也是可以的，因为CP测试本身也是需要成本。这个就是计算良率的问题。

目前来看，芯片行业整个供应链都很紧张，所以能够到产能，包括 wafer，基板，这些对于芯片厂商来说，都是当下的最重要的事情。

除了产能，其他都不是事！

3 IP

A：这次SOC芯片选的哪个vendor的IP？

B：S的。

A：S的据说不错，据说挺贵的，license要多少钱

B：200万刀。

A：正常价。

B：收不收loyalty。

A: 收，每个芯片额外0.5刀。

B：牛X

IP：这个对应芯片来说，就是一个完整的功能模块，

vendor：就是IP供应商，IP vendor，

license：允许使用这个IP，IP的授权

Loyalty：在用户使用这个IP后，需要按照每个芯片收钱。

SOC：片上系统，就是把CPU，总线，外设，等等放到一个芯片内部实现。例如手机处理器就是一个复杂的SOC芯片。

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IP这个是构成芯片最核心的组成单元，例如USB，PCIE，CPU等等都是IP，整个芯片都是IP集成的，芯片能够做的比较复杂，核心就是IP的复用。例如那些做成几千万门，几亿门的，都是IP复用才能可以的。

如果有公司说全自主，没有用过别人的IP，这种公司要么最牛X，例如大家都知道I家，要么就是极其简单，ASIC。如果是做SOC大芯片这个领域，没有用过别家的IP，这个不太可信。例如模拟的高速serdes，PCIe，ddr，mipi等等，全部自己搞，产品周期就会很漫长。苹果的芯片也是先用了别人的IP，公司达到万亿美金产值，搞那么多人来自己搞替换。

初创公司，不用外部IP，从0开始搞，这个不是思路，是绝路。

一般是核心IP自己搞（也没有卖的），外围成熟IP有成熟就卖成熟IP,减少上市的时间，尽快迭代占了市场，逐渐核心替换，才是正常公司的思维。

千万不要被“全自研”给唬住了。

一般IP的license的费用和IP的loyalty的费用可以谈，如果量很大的话，license的费用就会比较低，loyalty的费用单片不高，但是如果量很大，最后就很可观，也有IP厂商不收license费用，最后只收loyalty的费用，这样IP厂商和芯片厂商的利益就绑在一起了。

4 技术

A: 你们项目的RTL freeze了吗？

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

A：年底的shuttle应该没有问题吧

B：可能要delay，netlist还没有freeze

A：啥原因？

B：SDC还有点问题，后端反馈，timing没有clean；

A：那你们要抓紧了，需要去做merge，需要提前2周出gds。

B：是的，我们芯片分了10个模块单独harden，难度还是很大的。

A：牛X

RTL：register-transferlevel（RTL）是用于描述同步数字电路的硬件描述语言。

Netlist：网表，RTL需要通过综合以后才能变成网表。

SDC：设计提供约束文件，综合工具需要这个约束文件才能讲RTL转换成netlist。

SDC主要描述内容包括：芯片工作频率，芯片IO时序，设计规则，特殊路径，不用check的路径等等。

Freeze：指设计冻结，不能再改动的了，例如RTL freeze ，就是代码冻结了，netlist freeze 就是网表冻结了，不能再改了。

Verification：芯片功能验证，目前主要指芯片验证方法论（UVM），主要通过验证两者RTL和reference model是不是一致，简称A=B，见我原来写的《降低芯片流片失败风险的"七种武器"》，里面有关于验证的描述。

Simulation：仿真, 仿真通常是生成波形，一般来说，芯片的功能，verification ，芯片的功耗，可以simulation，比较直观反应真实的场景。

Hardren：指某个IP以硬模块的形式来实现。

GDS：netlist经过后端工具编程版图，而版图提交给流片厂家（foundry）的就是GDS II

Merge：就是讲单独hardren的模块，拼接进去。

merge这个是IP厂商保护IP的一种手段，一般放在foundry的专门的merge room中，才能进行。这样芯片厂商最终需要去foundry厂商那里拼接完成，得到最终的GDSII。

delay：延期，这个次是芯片工程师最不愿意的词了，也是最经常碰到的词，一个环节不慎，就要delay，这个意味着问题出现，成本增加，周期加长。

如果芯片太大，可以把其中一部分来hardren，顶层就是几个harden模块像拼拼图一样拼起来，大型多核CPU一般都是这样做的，在版图上很容易看出来。

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从上图来看，这些四四方方的位置，都是单独harden后，在芯片顶层拼起来的。

单独harden的好处是，可以多个芯片后端设计团队并行设计，大家同时设计，设计完毕，拼接一下就行。

如果有问题的话，直接改某个模块，而不用整个芯片都返工。当然，改完某个模块后，面积还要保持一致，否则就拼不进去了，改完了后，整个顶层也要重新跑一遍流程。

这个就是大芯片难度大的原因，也容易delay（延期）；

大芯片的设计难度明显比小芯片设计难度大，周期也长。

大芯片类似大电影，需要大咖，大制作，灯光，道具，剧本，人员，后期，等等；小芯片类似小视频，都是芯片，其中的复杂程度，协同程度，需要人力，物力，财力都是完全不同的。

现在有个问题：大芯片赚钱，还是小芯片赚钱？

这个也不一定，你见过几亿拍的大片，没几个人看，亏得一塌糊涂，而一个人拍的小视频也可以火遍全网。

但是，大芯片是能力，国之重器，非常重要。

5 后记

上面是比较常用的一些“黑话”。

当然芯片工程师的“黑话”，远不止于此。

就像斯皮尔伯格导演《猫鼠游戏》里的莱昂纳多一样，他伪装成记者和一个资深飞行员套话，记住了这些黑话，就能伪装成一个飞行员，从而成功的登上飞机。

而知道上面这些芯片工程师的“黑话”，还远不能混为一个芯片工程师。

由于芯片分工太细，很多芯片工程师对于这些不同工序的黑话，也不能全部知道。

这个就类似我们讨论芯片的时候，芯片流程太复杂，以至于很难看清全貌。

已经变了。

分工越来越细，只能管中窥豹。

如此，芯片也如此。

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