一直以來，芯片廠商都將先進制程作為競爭的目標，將摩爾定律奉為圭臬。
然而，在這個過程中，隨著集成電路制程節(jié)點的不斷演進，工藝復(fù)雜程度不斷增加，良率變得極具挑戰(zhàn)，成為阻礙行業(yè)發(fā)展的一大難點和技術(shù)瓶頸。
如果說先進制程代表晶圓廠技術(shù)的領(lǐng)先性，那么產(chǎn)品良率就代表著其產(chǎn)品的可靠性和經(jīng)濟性。
有數(shù)據(jù)統(tǒng)計，對于尖端的邏輯晶圓廠而言，1%的良率就意味1.5億美元的凈利潤。通常晶圓廠良率要達到85%以上才能順利量產(chǎn)，否則良率過低不僅意味著虧損，也代表其工藝劣質(zhì)低效，進而會給終端產(chǎn)品和使用者帶來不好的體驗。比如，業(yè)內(nèi)某大廠制程出現(xiàn)良率問題，遭到大客戶退貨，損失慘重。
良率，一度被視為晶圓代工廠的生命線，與先進制程的重要性不分伯仲。
因此，提升良率，作為芯片量產(chǎn)的必經(jīng)之路以及貫穿芯片整個生命周期的話題，是芯片廠商自始至終都需要面臨的終極挑戰(zhàn)。
圍繞良率提升，業(yè)界進行了諸多探索，其中DTCO設(shè)計與制造工藝的協(xié)同優(yōu)化，成為業(yè)內(nèi)主流的解決路徑之一。尤其是隨著大算力、大數(shù)據(jù)、大模型的興起和運用，使芯片設(shè)計到制造的全局優(yōu)化成為可能。
從行業(yè)現(xiàn)狀來看，臺積電是數(shù)據(jù)良率管理的先行者和標桿。據(jù)了解，臺積電自2012年開始持續(xù)打造大數(shù)據(jù)平臺，為每一個工廠都配套一座數(shù)據(jù)中心，以便讓數(shù)據(jù)產(chǎn)生更大的價值。為了提升生產(chǎn)效率，臺積電利用先進機臺控制、即時缺陷偵測、工程資料探勘、中央管理制造平臺等系統(tǒng)，實現(xiàn)了機臺、制程和良率的優(yōu)化。
經(jīng)過多年沉淀，臺積電已經(jīng)有上千位IT人才和數(shù)百位機器學(xué)習(xí)專家，在排程派工、人員生產(chǎn)力、機臺生產(chǎn)力、制程與機臺控制、品質(zhì)控制以及機器人控制等方面都已實現(xiàn)了智能化應(yīng)用。
相比之下，當(dāng)前中國大陸晶圓廠在傳統(tǒng)良率工程師、新興機器學(xué)習(xí)專家以及IT人才方面均面臨較大缺口。
尤其是過去幾年，在不穩(wěn)定的國際貿(mào)易關(guān)系、政策引導(dǎo)、終端需求波動的大背景下，中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)迎來了前所未有的高速發(fā)展期，人才和技術(shù)缺口被無限放大，提高良品率和芯片性能成為中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。
對此，聚焦集成電路制造良率管理領(lǐng)域，成為破解行業(yè)難題的關(guān)鍵發(fā)力點。
其中，東方晶源作為該領(lǐng)域的佼佼者，自成立以來一直致力于解決集成電路制造良率管理問題，提出了獨樹一幟的DTCO解決方案HPO（Holistic Process Optimization）良率最大化技術(shù)路線和產(chǎn)品設(shè)計理念，在計算光刻軟件及電子束量測檢測領(lǐng)域成績斐然。
在近日召開的2024年SEMICON China展會的現(xiàn)場，半導(dǎo)體行業(yè)觀察有幸邀請到了東方晶源董事長俞宗強博士，結(jié)合東方晶源十年來的“芯”路歷程，圍繞芯片良率提升的挑戰(zhàn)、突破、趨勢，以及國產(chǎn)生態(tài)等話題進行了交流分享，聆聽俞博對行業(yè)的真知灼見。
Q：半導(dǎo)體行業(yè)觀察：東方晶源的核心業(yè)務(wù)有哪些？為何選擇這些賽道？
俞宗強：東方晶源主要聚焦于集成電路制造良率管理和良率提升，核心產(chǎn)品包括基于電子束的納米級檢測量測設(shè)備以及芯片制造相關(guān)EDA工具。最終目的是最大化地發(fā)揮光刻機等芯片制造設(shè)備的潛能，以達到使用同樣的設(shè)備制造出比傳統(tǒng)工藝流程更先進的芯片。這在后摩爾時代，特別是在中國沒有高端光刻機等設(shè)備的限制下，能夠制造出高端芯片，至關(guān)重要。
我們的目標就是建立適合中國需求的良率最大化流程，實現(xiàn)中國特色的GoldenFlow。為此，東方晶源早在10年前就基于HPO進行了產(chǎn)品布局，歷時10年的攻關(guān)實現(xiàn)了點工具的客戶驗證，并啟動系統(tǒng)解決方案的推廣。
Q：半導(dǎo)體行業(yè)觀察：東方晶源在計算光刻OPC、電子束量測檢測領(lǐng)域取得了哪些技術(shù)突破？
俞宗強：東方晶源計算光刻產(chǎn)品PanGen是連接芯片設(shè)計和制造的橋梁，采用基于ILT(反向光刻技術(shù))，和CPU+GPU混合并行超算加速技術(shù)，技術(shù)路線上具有顯著優(yōu)勢。目前PanGen平臺已經(jīng)具備完整的功能鏈條，主要功能包括精確的光刻仿真、DRC、SBAR、OPC、LRC、DPT及SMO等，產(chǎn)品得到國內(nèi)頭部用戶的采用，在某些方面處于國際領(lǐng)先水平，比如全芯片的工程化ILT技術(shù)等。
東方晶源是國內(nèi)布局電子束量測和檢測領(lǐng)域最早的企業(yè)之一，成功推出的EBI、CD-SEM均為國內(nèi)首臺，填補國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域空白。去年公司又推出DR-SEM，無論是產(chǎn)品種類，出機數(shù)量以及產(chǎn)品先進性，都處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。結(jié)合PanGen計算光刻系統(tǒng)，在電子束圖像深度解析方面具有國際領(lǐng)先性。
Q：半導(dǎo)體行業(yè)觀察：東方晶源能率先實現(xiàn)市場突破、產(chǎn)品能夠快速落地的關(guān)鍵是什么？相較于行業(yè)友商，東方晶源的優(yōu)勢和競爭力是如何體現(xiàn)的？
俞宗強：東方晶源是國內(nèi)最早布局上述領(lǐng)域的企業(yè)，得益于公司創(chuàng)立之初對行業(yè)充分的調(diào)研，以及創(chuàng)始團隊對行業(yè)發(fā)展前瞻性的洞察和判斷。公司發(fā)展過程中得到02專項等國家重點攻關(guān)工程的支持，此外對人才的吸引、投資人的大力支持都是東方晶源產(chǎn)品能夠快速落地的關(guān)鍵。
基于HPO的布局，東方晶源產(chǎn)品不僅僅是點工具的替代而是通過連點成線，提供系統(tǒng)解決方案，這一點是大部分競爭對手不具備。正因為此東方晶源具有巨大可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Α?/p>
Q：半導(dǎo)體行業(yè)觀察：如何看待半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)（特別是制造領(lǐng)域）的發(fā)展趨勢？為此，如何規(guī)劃東方晶源的下一代產(chǎn)品/技術(shù)創(chuàng)新？
俞宗強：對于國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)而言，國產(chǎn)替代只是起點，真正的競爭對手是長期壟斷各個賽道的國外供應(yīng)商，因此在突破卡脖子點工具的同時，必須通過創(chuàng)新實現(xiàn)快速追趕，最終在細分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)超越，才能真正實現(xiàn)生存和可持續(xù)的發(fā)展，從而滿足我國在先進芯片制造方面日益增加的需求。
東方晶源始終堅持HPO全流程良率最大化解決方案的創(chuàng)業(yè)初心，持續(xù)迭代升級已有軟硬件產(chǎn)品，擴大產(chǎn)品線，同時，創(chuàng)新地將各個點工具串成線，為客戶提供系統(tǒng)解決方案。我們的最終目標是：通過設(shè)計制造工藝協(xié)同優(yōu)化，DTCO甚至STCO，從而提升良率，降低芯片成本。真正實現(xiàn)中國的芯片制造GoldenFlow。
Q：半導(dǎo)體行業(yè)觀察：從行業(yè)現(xiàn)狀來看，無論是半導(dǎo)體裝備、還是EDA軟件等，都是卡脖子比較嚴重的領(lǐng)域，東方晶源身處其中，如何看待該領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀和走勢？對于要擺脫被卡脖子的困境，有哪些觀點和建議？國內(nèi)廠商該如何追趕？
俞宗強：近年來在舉全國之力大力發(fā)展半導(dǎo)體的時代背景下，我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，但需充分認識到我們的差距，特別在先進制程方面的差距，未來還有很長的路要走。
對此，有三方面建議：
認識到差距，避免同質(zhì)競爭，抱團取暖，通過不同形式的合作，聯(lián)合攻關(guān)，為客戶提供成套解決方案；
擁有探索和創(chuàng)新精神，國外企業(yè)通過半個世紀的積累才實現(xiàn)今天在各個賽道的壟斷，我們在短時間內(nèi)很難追趕，只有走一條不同的路才有機會做到有競爭力；
政府以及資本市場對于創(chuàng)新企業(yè)的包容和更大力度的支持，目前的狀況不是天下太平，而是到了更具挑戰(zhàn)性攻堅克難的關(guān)鍵時刻，千萬不能松懈下來。
Q：半導(dǎo)體行業(yè)觀察：從2014年創(chuàng)立至今，東方晶源走過了十年發(fā)展歷程，站在新的發(fā)展時間節(jié)點如何展望下一個十年？
俞宗強：10年攻關(guān)造就了東方晶源的特色和競爭力，也為未來10年的發(fā)展奠定了堅實的基矗未來我們將保持東方晶源勇于創(chuàng)新的傳統(tǒng)，緊緊抓住后摩爾時代的機遇，圍繞著良率的提升和制造成本的降低提供更多工具和解決方案，把東方晶源做大做強，在支持高端芯片國產(chǎn)化的同時，走出國門，為產(chǎn)業(yè)的發(fā)展作出我們的貢獻，實現(xiàn)成為集成電路領(lǐng)域良率管理領(lǐng)導(dǎo)者的愿景。
寫在最后
當(dāng)前時代，提高芯片的良率變得越來越困難，很多新建的晶圓廠通線數(shù)年仍難以量產(chǎn)，有的雖勉強量產(chǎn)，但是良率始終無法爬坡式的提升。
可以說，良率關(guān)乎晶圓廠的整體量產(chǎn)與競爭力。
通過俞宗強博士的介紹可以看到，經(jīng)過十年的不斷攻關(guān)，東方晶源已經(jīng)初步實現(xiàn)了高精度檢測/量測裝備與EDA軟件工具的聯(lián)動，打通芯片設(shè)計與制造過程中的信息差...使芯片制造過程從藝術(shù)到科學(xué)再到智能，在降低芯片制造門檻、實現(xiàn)芯片制造自主可控方面探索出一條全新的生態(tài)技術(shù)路徑。
未來，東方晶源將繼續(xù)圍繞HPO解決方案進行更多深化和探索，打造更多點工具，走出一條自主可控的創(chuàng)“芯”之路，與產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作伙伴攜手，助力加速集成電路國產(chǎn)良率管理行業(yè)發(fā)展，突破關(guān)鍵技術(shù)節(jié)點，建立適合中國集成電路產(chǎn)業(yè)的全新生態(tài)。
