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IC流片失敗“經驗”“分享”

作為IC從業者, 雖然不希望自己的晶片流片失敗, 但是有時候天不如人意。 來說說你知道的晶片流片失敗的故事吧。

Yufeng Bai:

實驗室第一次流片, 嗯嗯, 就是之前回答中說過的視頻編解碼晶片, 承載著實驗室幾年的心血, 老闆科研基金結題和一個師兄博士畢業的重任。

片子回來之後上板子測試, 上電後什麼信號都測不到, 時鐘和重定什麼都沒反應。 全部人忙活了一個禮拜, 把從代碼, 版圖, PCB所有東西都查了一遍, 什麼發現都沒有。

某一天, 師弟用萬用表隨便測了晶片的管腳發現VDD和GND是反的, 然後我們把所有的電源管腳都測了一遍,

之後懷疑是封裝有問題。 最後我們把晶片缷下來, 把新的晶片旋轉90度焊上去, 一切正常!

匿名使用者:

第一次回來是性能bug, 改了下訪存, 變成了功能bug, 連續load出錯, 只能說驗證和設計都出了問題。

卷積雲:

寫幾個讀博時經歷過的設計錯誤, 2個自己的, 1個聽來的:

自己設計的射頻電路, 正常偏置不工作, 把電壓加到4V以上才可以(工藝允許的VDD上限是3.6V, 好在整個測試期間片子沒給我燒掉)。 具體原因不明, 似乎是直流偏置的探針的寄生電感和pad的寄生電容耦合振盪了——因為是蹭師兄們流片的機會, 占塊他們不用的空白區做個小電路, 那裡不能外接的pin, 只能畫幾個pad, 在裸片上用探針連下去測試。 之前沒考慮過探針的寄生電感不能忽略。

畢業設計, 做出來底噪比信號大~ 當時離畢業也不遠了, 不可能重新流片。 猛想一個星期, 確定了底噪的來源, 再花了幾周測量、驗證, 最後編了一個標定和消除底噪的演算法, 算是把信號取出來了。 在畢業論文上, 這套演算法的數學推導寫了十幾頁, 當然本身不太複雜, 只是向量太多, 用了無數矩陣表示, 非常占頁面。 這段數學推導, 讀起來實在太累, 被我的兩位導師、兩位答辯考官全數跳過, 答辯順利過關~~ (嗯, 但我相信我的證明是準確無誤的)

答辯後的聊天, 聽一位考官吐槽了他的一名學生流片的失敗:功率電路, 小心翼翼的設計了電源線上每一路的電流上限——但是忘記GND那頭也需要做這事了, 所有的GND電流需要通過一個唯一的via連到pad上。

鴻鶴:

上幾個我自己經歷的。

1. foundry把MIM層做錯了。 反復強調MIM不坐在M6和M5之間, 做在M4和M3之間。 晶片回來各種測試, codec就是不工作。 經過多次質疑foundry, 終於發現是沒按照要求做。 耽誤半年。

2. foundry沒有把IP merge進去。 趕上過年, 上傳完檔, 有修改, 又重新上傳。 原來跑IP merge腳本的哥們休假過年去了, 接手的這位跑完沒check report。 生產結束了, foundry告知“不好意思啊, 這個IP沒merge進去。 。 。 ” 想砍人啊

3. 這個是聽說的。 IO PAD上沒開孔, 沒法打線, 沒法測試。 。 。 。 。 晶片回來了, 沒法測試。 。 。 這個倒是可以解決, 腐蝕一下, 還是可以簡單測試的。

4. 又想起來一個, 聽說的, 這個慘, 公司連晶片都沒見到。 話說wafer生產出來, 要放在車子上推著走。 一次, 一個哥們看反正就幾米的路, 於是捧在手裡走了兩步,

結果就黴運爆棚, 絆倒, wafer盒子掉地上了。

5.據說, 有rom裡的code沒寫進去的情況, 晶片上電cpu直接死掉。 也有code寫錯的。 所以, rom code是check list的必選。

Krieg:

說幾個跟大家分享交流一下:

1、第一次設計PA, 穩定性網路沒有做好, 回來以後發現有中頻自激現象, 得出的結論是僅僅對circuit整體做穩定性分析是不夠的, 必須對每一級管芯分別去完善;

2、某款大功率mmic流片回來測試結果與模擬差異極大, 查閱論文及工藝文檔認為是backvia隔離在momentum模擬精度偏低造成的, 基於這一思路進行了設計修改, 第二次投片非常成功

3、某款中功率晶片採用cascode結構設計, 在長期使用過程中出現穩定性問題, 也是查閱了不少相關論文才得出了可信的分析報告, 這一過程當中積累了許多經驗其實從業這幾年來說完全流片失敗的晶片不是很多,

但是每次找到問題感覺都是對自己的一次提高, 遺憾的是更多情況下精確定位和分析確實比較困難, 深感自己積累還是不夠, 與大家共勉。

瘦馬:

我來說個我自己的是。 某研究所來我當時工作的研究所(工藝很落後, 極其不自動化)流片, 特急批, 軍工品。

領導安排老師傅親自把關做, 我作為技術人員監督。 然後老師傅當晚(對的是夜班)太忙了, 配液的時候讓我幫忙, 於是當時還是小年輕的我幹勁十足的就幫忙配液了, 第二天一早, 光刻工序反應, Gate都飄起來了。

原因查了一上午沒查出來, 然後臨近中午吃飯的時候我猛然想起gate之後的一道wet clean是我配的液, 出於謹慎, 我去查了下監控視頻, 發現我拿錯了液,應該倒H2O2的,我倒了HF了。

反正schedule是妥妥的miss了。不知道領導們是怎麼把那個流片的研究所總工應付過去的。

也許這就是我之後一直在那個研究所混的不順利的原因吧。。

Chris:

流片失敗的可能需要分為不同等級吧,最差的就是變磚,什麼功能都沒有,這種一般是犯了低級錯誤,或者代工廠出現重大失誤;好一點的是有一部分功能異常,但沒法補救和使用,也該算失敗了;再好點的情況就是有功能異常,或者還能將就用,可是通過特殊手段還能補救,這種幾乎也不算失敗吧;最常見的是功能正常,但是性能指標不達標,這種情況還是算部分失敗吧,客戶要求嚴格的情況下就絕對是失敗了。

我覺得類比電路或者射頻微波電路晶片失敗的幾率大得多,數位ic在有完善的流程下應該失敗的幾率小很多。這麼多年做射頻ic也遇到過晶片出問題的情況,大部分是性能指標有欠缺,也有兩次出現功能錯誤的。一次是控制輸入引腳高低電平做反了,疏忽所致;一次是transceiver的中頻濾波器有共模振盪,主要是全差分運放的共模反饋回路相位裕量不夠,幸好在片外電路處理後還能測試功能及性能,改版的時候修正了;還有一次是有個電路電晶體襯底端和源端相連,但是版圖工程師沒有添加dnw層,導致襯底被連接到了中間電平,整個晶片無法工作;還有一次因為dnw層導致的問題,esd器件放在dnw裡面,但是上面的nwell連接導致了pad和vdd的短路。所以千萬注意dnw層的使用,它和其上製作的nwell是直接相連的。

整體來說晶片出問題的幾率還是不小的,一定要遵守嚴格的流程,還有就是細心、細心、細心,交叉檢查很重要,當然前面也有人說小夥伴來圍觀不小心給晶片加了點料的,因此許可權管理是必須的。

嗚帕嗚帕:

我自己吧,流的一個極小的測試片,lvs都做完了,組裡小夥計來圍觀,邊角ESD裡vdd一個contect砸在了襯底上……然後沒發現,然後上電測試發現怎麼功耗超出想像……

小於兒:

據說大概十年前國內的一家公司因為核心研發團隊離職,一顆晶片eco外加重新流片搞到F版才成功了。

其實對公司而言,流片失敗不要緊,最不能接受的就是時間的損失吧。

winstxx:

聽說的,block 電源地用tie cell 給供的,drc lvs都沒問題。 review 給查出來了

姜發明:

部分故事看上去都是低級錯誤,稍微細心一點,基本不會發生的。

閻浮提:

說一些我聽說過的吧。一塊類比晶片,流片回來死活不工作。偶然一個機會,發現使用的時候實驗室的一個燈關了後就工作了。開了再試,又不行了,屢試不爽,一直沒找出原因。。。

還有一個,從封裝廠拿出來上電無反應,讓後端去debug,查了半天後端的人也沒有頭緒,找到封裝廠的人一起查,發現封裝把電源引腳接反了。。。

玉曼:

看了這麼多,瞬間發現做IC失效還是挺有前途的,至少可以大大縮短糾錯時間…

PP Chen:

朋友公司,片子回來直接變石頭,鼓搗了一陣子以後發現reset接反了,還算可以挽救。

可惜我們公司只做IP不流片,體會不了按reset之後爆棚的成就感或者爆炸的挫敗感。

小強:

看到樓上發的故事,我想起來一個很久以前老師告訴我的,說也是回片之後也是測什麼什麼沒有,連時鐘都沒有,最後定位發現……

是有一層金屬佈線層……完全沒連……沒連……

據說的時間很久遠,學校流的片規模也小,估計也不是啥先進工藝,估計是找啥小作坊代工的吧……

相信很多人都有流片失敗的“經驗”,歡迎留言“分享”

發現我拿錯了液,應該倒H2O2的,我倒了HF了。

反正schedule是妥妥的miss了。不知道領導們是怎麼把那個流片的研究所總工應付過去的。

也許這就是我之後一直在那個研究所混的不順利的原因吧。。

Chris:

流片失敗的可能需要分為不同等級吧,最差的就是變磚,什麼功能都沒有,這種一般是犯了低級錯誤,或者代工廠出現重大失誤;好一點的是有一部分功能異常,但沒法補救和使用,也該算失敗了;再好點的情況就是有功能異常,或者還能將就用,可是通過特殊手段還能補救,這種幾乎也不算失敗吧;最常見的是功能正常,但是性能指標不達標,這種情況還是算部分失敗吧,客戶要求嚴格的情況下就絕對是失敗了。

我覺得類比電路或者射頻微波電路晶片失敗的幾率大得多,數位ic在有完善的流程下應該失敗的幾率小很多。這麼多年做射頻ic也遇到過晶片出問題的情況,大部分是性能指標有欠缺,也有兩次出現功能錯誤的。一次是控制輸入引腳高低電平做反了,疏忽所致;一次是transceiver的中頻濾波器有共模振盪,主要是全差分運放的共模反饋回路相位裕量不夠,幸好在片外電路處理後還能測試功能及性能,改版的時候修正了;還有一次是有個電路電晶體襯底端和源端相連,但是版圖工程師沒有添加dnw層,導致襯底被連接到了中間電平,整個晶片無法工作;還有一次因為dnw層導致的問題,esd器件放在dnw裡面,但是上面的nwell連接導致了pad和vdd的短路。所以千萬注意dnw層的使用,它和其上製作的nwell是直接相連的。

整體來說晶片出問題的幾率還是不小的,一定要遵守嚴格的流程,還有就是細心、細心、細心,交叉檢查很重要,當然前面也有人說小夥伴來圍觀不小心給晶片加了點料的,因此許可權管理是必須的。

嗚帕嗚帕:

我自己吧,流的一個極小的測試片,lvs都做完了,組裡小夥計來圍觀,邊角ESD裡vdd一個contect砸在了襯底上……然後沒發現,然後上電測試發現怎麼功耗超出想像……

小於兒:

據說大概十年前國內的一家公司因為核心研發團隊離職,一顆晶片eco外加重新流片搞到F版才成功了。

其實對公司而言,流片失敗不要緊,最不能接受的就是時間的損失吧。

winstxx:

聽說的,block 電源地用tie cell 給供的,drc lvs都沒問題。 review 給查出來了

姜發明:

部分故事看上去都是低級錯誤,稍微細心一點,基本不會發生的。

閻浮提:

說一些我聽說過的吧。一塊類比晶片,流片回來死活不工作。偶然一個機會,發現使用的時候實驗室的一個燈關了後就工作了。開了再試,又不行了,屢試不爽,一直沒找出原因。。。

還有一個,從封裝廠拿出來上電無反應,讓後端去debug,查了半天後端的人也沒有頭緒,找到封裝廠的人一起查,發現封裝把電源引腳接反了。。。

玉曼:

看了這麼多,瞬間發現做IC失效還是挺有前途的,至少可以大大縮短糾錯時間…

PP Chen:

朋友公司,片子回來直接變石頭,鼓搗了一陣子以後發現reset接反了,還算可以挽救。

可惜我們公司只做IP不流片,體會不了按reset之後爆棚的成就感或者爆炸的挫敗感。

小強:

看到樓上發的故事,我想起來一個很久以前老師告訴我的,說也是回片之後也是測什麼什麼沒有,連時鐘都沒有,最後定位發現……

是有一層金屬佈線層……完全沒連……沒連……

據說的時間很久遠,學校流的片規模也小,估計也不是啥先進工藝,估計是找啥小作坊代工的吧……

相信很多人都有流片失敗的“經驗”,歡迎留言“分享”

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