为什么要提升芯片良率?而良率又为什么难提升?

作者:admin  来源:Tom聊芯片智造  发布时间:2025-08-18  访问量:1526

提高芯片的良率变得越来越困难,很多新建的晶圆厂通线数年仍难以量产,有的虽勉强量产,但是良率始终无法爬坡式的提升,很多朋友会问:芯片的良率提升真的有那么难吗?为什么会这么难?今天我们就来聊一聊。

一、为什么要提升芯片良率?

芯片良率,指合格芯片的数量与生产出的总芯片数量的比例,即良率=合格芯片数量/生产的芯片总量 * 100%。拿一片晶圆为例,晶圆上芯片总数为10万粒,A厂良率为50%,B厂良率为80%,那么A厂的一片晶圆合格芯片数为5万粒,B厂的一片晶圆合格芯片数为8万粒。假如某客户需要80kk粒合格芯片,由于晶圆厂都是以晶圆为单位进行出货,那么A厂需要提供的晶圆数约为:8000/5=1600pcs;B厂需要提供的晶圆数约为:8000/8=1000pcs。

在晶圆厂的角度,假设A厂与B厂每片晶圆的成本几乎相等,那么A厂的生产总成本远远大于B厂生产总成本,在客户货款一定的情况下,A厂的利润就远远低于B厂的利润。

通过上面的例子即可看出,良率即利润,也是降低生产成本的关键。

在客户的角度,A厂出货的数量更多的晶圆,肯定会浪费客户的大量时间去处理多出来的晶圆,这无形之中也大大增加了客户的成本,导致客户的成本降不下去。A的利润低,势必要涨价,如果你是客户,一家供应商的产品价格低且质量好,另一家价格高但质量差,你会选择哪一家呢?

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二、良率为什么难提升?

以20nm制程的FinFET为例,该类产品涉及到上千个工艺步骤。假如每个步骤的良率为99.9%,那么十个工序后的良率为:10个0.999相乘即99%,100个工序后的良率为:100个0.999相乘即90.5%, 1000个工序后的良率为:1000个0.999相乘即36.8%,工艺步骤越多,良率越低。

那么你能保证每个工艺的能稳定在99.9%吗? 我曾见过简单一些的器件,一共就几十个半导体工序,良率就能达到惊人的20%;我也曾见过,同样的场地,同样的人员,同样的机台,4inch的良率99%,而6寸的良率达不到量产要求的。

我也曾见过,在A厂干了一辈子的技术总监,去帮助B厂新建相同产品的晶圆厂,一直无法实现芯片量产,最后灰溜溜离开的。

芯片良率的问题,不是说挖几个人就能解决的。你能把龙头公司整个团队挖过来吗?就算整个团队挖过来了,机台设备选的都是相同型号,但是厂房位置,厂区布局,水电气,设备情况,洁净度,震动等能完全一样吗?哪怕任何一个微不足道的因素没有考虑到,芯片制程的良率可能就无法提升。

总的来说,晶圆尺寸越大,芯片工艺步骤越多,机台设备越落后,人员专业素养越低,良率提升越难。而目前很多国产晶圆厂,这些条件一样不落都占了。

所以说,芯片制造是一个动态的过程,就像打靶,它是一个动态靶。需要及时调整部署,它在变,做芯片的也在跟着变。墨守成规,经验主义,思维固化是芯片良率提升的绝症!

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众壹云服务国内头部晶圆厂达20年,在致力于实现晶圆制造的工艺优化和良率提升的同时,发挥自身优势,推动芯片设计和制造协同。目前我们的AI ADC产品已经在国内头部的晶圆厂中进行了部署,并得到了实地验证,取得了良好的效果。AI ADC产品是为半导体制造商提供的基于机器视觉的自动晶圆缺陷分类的完整方案。通过升级部分高级制程控制(APC),将其与缺陷/良率管理系统(DMS/YMS)的关键指标关联起来,实现缺陷的减少及良率提升。

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