制程的案例
成熟制程or先進制程，哪個更缺產(chǎn)能？
在談到產(chǎn)能話題時，該公司總裁魏哲家表示，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能短缺情況將延續(xù)至明年，成熟制程更可能緊缺到2022年。在全球成熟制程產(chǎn)能嚴重短缺的情況下，臺積電也罕見地擴充了成熟制程產(chǎn)能。魏哲家表示，預(yù)期今、明年成熟制程缺貨情況將持續(xù)。該公司新產(chǎn)能要到2023 年才會釋放出來，屆時能提供更多產(chǎn)能給客戶，并讓成熟制程產(chǎn)能吃緊情況稍獲緩解。
作為全球晶圓代工龍頭，臺積電占有約56%的市場份額，更強悍的是，該公司不僅在先進制程方面遙遙領(lǐng)先于業(yè)界，其在成熟制程晶圓代工領(lǐng)域也排名第一。
先進制程穩(wěn)中有升
據(jù)TrendForce統(tǒng)計，今年第一季度，臺積電5nm制程營收貢獻有望保持近兩成，7nm制程需求強勁，預(yù)計7nm營收貢獻將小幅增長，有望超過三成，再加上車用芯片需求躍升，預(yù)估第一季度臺積電整體營收將再創(chuàng)新高，年增25%左右。
而從臺積電公布的第一季度財報來看，與預(yù)測基本相符：單季稅后純益1396.9億元新臺幣，季減2.2%，年增19.4%；按制程劃分，臺積電第一季度5nm制程出貨占總銷售金額的14%，7nm占35%，16nm占14%，28nm占11%。
在12英寸晶圓先進制程產(chǎn)能方面，臺積電一家獨大，而近一年，對其產(chǎn)能需求增長最快的非AMD莫屬了，特別是7nm訂單，由于AMD的ZEN 2 和即將推出的ZEN 3架構(gòu)CPU都是基于7nm制程的，而該公司在CPU市場的增長勢頭非常猛。另外，AMD的GPU也由臺積電代工生產(chǎn)，且依然是以7nm制程為主。
展開 解密英特爾最新制程路線，它與主流先進制程有何區(qū)別？
其中，這個制程將會采用全新的晶體管結(jié)構(gòu)Gate-All-Around，并非是為22nm以下制程產(chǎn)品化立下汗馬功勞的FinFET結(jié)構(gòu)。
換言之，這種應(yīng)用了新材料的新結(jié)構(gòu)芯片，將會對傳統(tǒng)制程概念，產(chǎn)生重大改變。這也是基辛格上任后，多次在公開場合呼吁大家正確理解“制程數(shù)字”：
“包括英特爾在內(nèi)，使用著各不相同的制程節(jié)點命名和編號方案，這些方案既不指代任何具體的度量方法，也無法全面展現(xiàn)如何實現(xiàn)芯片能效和性能的最佳平衡。”
所以，英特爾這次興師動眾地更換了命名體系“讓客戶對整個行業(yè)的制程節(jié)點演進有一個更準確認知，進而做出更明智的決策”，其實主要目的就是對付臺積電和三星的5nm和3nm制程名字。
這也是英特爾如今建立新命名體系的根本緣由。
這聽起來似乎是一種營銷策略，旨在讓英特爾即將推出的10nm芯片與AMD的產(chǎn)品相比更具競爭力。目前AMD的產(chǎn)品已經(jīng)通過臺積電推出了7nm制程芯片，蘋果也已經(jīng)推出5nm制程的M1芯片。
雖然這些技術(shù)看起來是領(lǐng)先的，但實際上卻不完全如此。在芯片的命名中，由于3D封裝技術(shù)和半導(dǎo)體設(shè)計物理屬性的進步，節(jié)點名稱實際上并不指芯片上晶體管的大小。
從技術(shù)角度看，英特爾的10nm芯片與臺積電或三星等競爭對手的7nm品牌硬件大致相當，英特爾使用與之類似的生產(chǎn)技術(shù)，并提供可媲美的晶體管密度。在商業(yè)硬件領(lǐng)域也是如此，例如英特爾的10nm芯片可與AMD的7nm銳龍芯片競爭市場。
因此，英特爾此次「品牌重塑」是對于該公司技術(shù)節(jié)點介紹方式的一次重要改變。
在業(yè)內(nèi)，原來人們使用柵極的大小來體現(xiàn)制程技術(shù)。而在當前階段，芯片能力的發(fā)展已經(jīng)很大程度上取決于其他技術(shù)了。
展開 半導(dǎo)體先進制程的“大躍進”
來源：半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫
當半導(dǎo)體制程工藝演進到28nm時，達到了性能和成本的絕佳平衡點，但應(yīng)用和市場需求并沒有停歇，越來越多的應(yīng)用沒有滿足于這樣的平衡，即使成本會大幅增加，依然要向更先進制程索要高性能。因此，28nm之后，22nm、16nm……，以及最近幾年量產(chǎn)的5nm、3nm，還有今后幾年將實現(xiàn)量產(chǎn)的2nm、1nm制程，占據(jù)著越來越高的市場份額，與占有廣闊市場空間的28nm以上成熟制程分庭抗禮。
本文與您共同分享一下28nm以下先進制程的發(fā)展情況，首先從納米級制程的終極節(jié)點1nm開始。
1nm
按照IMEC（比利時微電子中心）規(guī)劃的發(fā)展路線圖，預(yù)計2028年可實現(xiàn)1nm制程工藝量產(chǎn)。
要實現(xiàn)1nm制程工藝，需要改變晶體管架構(gòu)，三星和臺積電分別在3nm、2nm節(jié)點放棄了FinFET，轉(zhuǎn)向環(huán)繞柵極（GAAFET）結(jié)構(gòu)，也被稱為Nanosheet。而到了1nm及之后更先進制程，對晶體管架構(gòu)提出了更高要求。IMEC提出了Forksheet，通過仿真，IMEC預(yù)計Forksheet具有理想的面積和性能微縮性，以及更低的寄生電容。此外，3D“互補FET”（CFET）也是1nm制程的晶體管方案，CFET的一個顯著特征是與納米片拓撲結(jié)構(gòu)具有很強的相似性，CFET的新穎之處在于PFET和NFET納米片的垂直放置。CFET拓撲利用了典型的CMOS邏輯應(yīng)用，其中將公共輸入信號施加到NFET和PFET的柵極。
目前，臺積電的 1nm 制程仍處于探索階段，工廠正在嘗試各種選項。除了臺積電，三星、英特爾和IBM也在進行1nm制程工藝的研發(fā)。
2nm
2019年，臺積電率先開始了2nm制程技術(shù)的研發(fā)工作，相應(yīng)的技術(shù)開發(fā)中心和晶圓廠主要設(shè)在中國臺灣的新竹，同時還規(guī)劃了4座超大型晶圓廠。
展開 28nm制程還能興盛多久？
28nm雖然是個很不錯的高性價比制程，但各代工企業(yè)在該節(jié)點處的競爭愈發(fā)激烈，除了臺積電、聯(lián)電、、三星、格芯及中芯國際之外，眼下華虹也加入了戰(zhàn)團。
由于臺積電技術(shù)突破最早，目前憑借較小的折舊壓力打低價戰(zhàn)來獲得更多的市場份額，加上整個制程擴產(chǎn)相對激進，供大于求，給其它幾家廠商的毛利率帶來很大壓力。
對于這樣的市況，國泰君安證券分析師王聰認為：先進制程的性能和功耗逐代優(yōu)化幅度并未減小，客戶依然愿意支付更高價格來使用最新制程工藝生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品。對先進制程最敏感的當屬手機處理器領(lǐng)域，蘋果、高通、三星、華為海思、聯(lián)發(fā)科等SoC大廠之間在性能上的競爭非常激烈，一旦落后一代就會產(chǎn)生20%~40%的綜合性能差距，這在更迭迅速的消費電子市場是不可接受的。因此，手機處理器廠商都是頂尖制程的忠實客戶，不惜花費重金爭奪最先進制程的產(chǎn)能。
客戶對于先進產(chǎn)能的旺盛需求在最新制程的產(chǎn)能爬坡速度上有很直觀的體現(xiàn)。以第一梯隊的臺積電為例，雖然每一代制程的推出間隔正在逐步放緩，例如：45nm到28nm之間相隔9個季度，28nm到16/20nm之間相隔11個季度，16/20nm到10nm之間相隔12個季度，但從65nm以后的歷次新制程產(chǎn)能爬坡情況來看，新制程量產(chǎn)后的擴產(chǎn)和替代速度正在迅速加快：40/45nm制程的產(chǎn)能占比從0提升到20%耗時9個季度，28nm制程耗時7個季度， 16/20nm制程耗時5個季度，而10nm制程只耗時3個季度。
那么在自身產(chǎn)能過剩，以及先進制程量產(chǎn)速度不斷加快的雙重壓力下，28nm制程在未來幾年的市況和命運走向如何呢？拭目以待吧。
來源：半導(dǎo)體行業(yè)觀察 張健
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10納米DRAM制程競爭升溫，SK海力士、美光加速追趕三星
10納米級DRAM先進制程競爭逐漸升溫，三星電子在2017年率先宣布量產(chǎn)第二代10納米(1y)制程DRAM，目前傳出進入第三代10納米(1z)制程開發(fā)。SK海力士(SK Hynix)和美光(Micron)也在不斷加速先進制程研發(fā)速度，追趕三星，預(yù)計2019年起將陸續(xù)展開第二代10納米(1y)制程DRAM量產(chǎn)。
據(jù)韓媒News 1的報導(dǎo)，SK海力士預(yù)計2018年底前，完成第二代10納米(1y)制程開發(fā)，2019年起投入1y納米制程DRAM量產(chǎn)。目前SK海力士大陸無錫廠，正在進行無塵室擴建工程，預(yù)計2018年底完工后，就可開始建立1y納米制程量產(chǎn)體系。
SK海力士從2018年起正式投入第一代10納米(1x)制程量產(chǎn)，上半年1x納米DRAM制程比重占所有DRAM產(chǎn)品的20%以上。業(yè)界認為SK海力士10納米級DRAM制程比重，在2019年的比重將超過半數(shù)。
美光也傳出將從2018年底左右導(dǎo)入1y納米制程量產(chǎn)。美光2018年初已開始量產(chǎn)1x納米制程DRAM，年底可望進入1y納米制程初步生產(chǎn)階段，2019年正式量產(chǎn)1y納米制程DRAM，2020年計劃進入1z納米制程。
業(yè)界認為，從20納米進入1x制程已相當不容易，接下來的10納米級1y及1z制程就更為困難，如何在轉(zhuǎn)換至更先進制程的同時確保量產(chǎn)效率，成為關(guān)鍵。
面對SK海力士及美光在10納米級DRAM制程上的全速追趕，DRAM龍頭三星，正全力拉大與追兵的領(lǐng)先差距。2017年11月三星率先宣布量產(chǎn)1y納米制程的服務(wù)器DRAM，2018年7月又將1y納米制程用于Mobile DRAM。
展開 Moldex3D模流分析之多元化的塑料件設(shè)計與制程
現(xiàn)今塑料產(chǎn)品的制造，多材質(zhì)射出成型(MCM)制程已經(jīng)廣泛地被應(yīng)用于多元化的塑料件設(shè)計與制程。MCM制程主要是利用兩種或多種材料，或使用相同的材料但不同的顏色，或是以回收材料和原料混合射出注入模具內(nèi)來生產(chǎn)產(chǎn)品。利用此制程生產(chǎn)出的產(chǎn)品不僅融合了多種顏色，還可具備多種功能，比如皮層/核心層等三明治結(jié)構(gòu)的組合。然而， 于現(xiàn)實生產(chǎn)中應(yīng)用MCM制程，還是必須面臨許多的問題與挑戰(zhàn)。例如，MCM制程可能牽涉到多種嵌件、或多種不同材料，因此單一材料射出成型的設(shè)計與開發(fā)規(guī)則，常常不能直接套用于MCM。另外，由于MCM制程復(fù)雜性和多材質(zhì)之物理機制，若以傳統(tǒng)的單一材料射出成型的經(jīng)驗法則，很難推敲MCM制程與機理，因此無法有效對于關(guān)鍵成形條件進行優(yōu)化或設(shè)計變更，造成質(zhì)量控制上的不確定性。
圖一 具有多功能性的單一產(chǎn)品: (a) 多顏色材質(zhì)化妝品包裝瓶 (b) 模內(nèi)裝配而成的玩具 (c) 耳掛式耳機
為了進一步厘清并了解MCM制程，以期未來能進一步掌握此等制程，首先，我們可以將非常復(fù)雜多元的MCM制程歸納成為兩大類，如圖二所示。第一類為當兩種材料復(fù)合成型時，將產(chǎn)生明確之中間界面(distinct interface)，此類常見的制程，包括嵌入成型(insert molding)、包覆成型(over molding)、和多射依序成型(sequential multiple shot molding)。第二類則為當兩種材料復(fù)合成型時，將產(chǎn)生不確定之中間界面(uncertain interface)，此類常見的制程，包括共射成型(co-injection)，雙射成型(bi-injection)，針對不確定之中間界面系統(tǒng)，產(chǎn)品設(shè)計者如何能正確推測出最佳澆口位置，以及材料比例，使其成品得以獲得理想的材料分布與產(chǎn)品特性，對產(chǎn)品設(shè)計人員將是相當大的挑戰(zhàn)。
展開 從質(zhì)量結(jié)果Q回溯制程參數(shù)P的AIQ應(yīng)用
中方科技 / 邱培其 經(jīng)理
(轉(zhuǎn)載自繁體版ACMT電子技術(shù)月刊No.092)
前言
本案例為TxMC供應(yīng)商──臺塑XX被要求要數(shù)字化管控其制程參數(shù)變化，并有系統(tǒng)化的方法可以控管該原料之質(zhì)量，而非等產(chǎn)品生產(chǎn)完再靠檢驗篩選，因此本案重點為符合客戶要求，將現(xiàn)場機臺制程參數(shù)變化進入中方AIQ & SPC分析實時質(zhì)量、控管各站機臺關(guān)鍵參數(shù)變化(P)與中方SPC系統(tǒng)(Q)結(jié)合。
臺塑XX之前即與中方合作，本次目標為將新廠關(guān)鍵制程參數(shù)連線至中方AIQ系統(tǒng)，并由中方SPC系統(tǒng)將檢驗站自動檢驗數(shù)據(jù)分析后，將Q異常與P制程參數(shù)透過工單+批號+站別信息結(jié)合讓現(xiàn)場工程人員可找出異常時關(guān)鍵參數(shù)變化的模式與數(shù)據(jù)，提供主管提升制程能力的科學(xué)化數(shù)據(jù)。要做到上述目標作法為：
結(jié)合臺塑XX數(shù)據(jù)庫，啟動資料收集將制程參數(shù)變化數(shù)值導(dǎo)入AIQ數(shù)據(jù)庫。
針對各生產(chǎn)機臺與生產(chǎn)料號及工單，提供參數(shù)上下限，并實時控管超出上下限發(fā)ALARM MAIL。
透過SPC數(shù)據(jù)庫結(jié)合AIQ系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，使用者可實時檢視各站質(zhì)量是否正常，并在異常發(fā)生時提供控管人員實時訊息（如異常數(shù)量、數(shù)據(jù)、該異常工單與批號、料號異常時段、可疑制程機臺與人員……）。
AIQ可提供后段分析功能，利用數(shù)學(xué)模型對各類型機臺制程特性曲線設(shè)計控管模型，有效控管不同制程類型機臺特性變化。
提供制程質(zhì)量生產(chǎn)履歷，可依料號、批號、機臺種類、機臺號碼、時間……看到每一批產(chǎn)品在各制程站的參數(shù)變化。
提供QIR自動報表功能，匯整后的制程與檢驗結(jié)果結(jié)合自動化分析報表自動定時傳送給相關(guān)主管與客戶。
具體目標
讓輸入人員不必人工輸入，直接轉(zhuǎn)AIQ與SPC進入本系統(tǒng)。
各料號生產(chǎn)時，如機臺發(fā)生異常導(dǎo)致產(chǎn)品不良時，可實時警示。
可控管全廠產(chǎn)品制程變化，讓生產(chǎn)有異常時可實時發(fā)現(xiàn)與矯正。
展開 半導(dǎo)體制程之爭烽煙再起，“中國芯”該如何反超？
一直以來，三星在7nm、5nm先進制程工藝上都落后于競爭對手臺積電，所以該公司對于3nm制程工藝可謂寄予厚望，迫切希望能通過3nm制程實現(xiàn)對臺積電的技術(shù)反超。
當然，對于三星來說，這顆3nm SRAM芯片也是意義非凡，它不僅代表了3nm制程工藝最新落地的里程碑，還采用了GAAFET的MBCFET技術(shù)，在晶體管結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)了新的突破。根據(jù)三星電子副總裁Taejoong Song傳遞的信息，新的芯片具有“高速度、低功耗和小面積”的優(yōu)勢，容量為256Mb（32MB），面積為56平方毫米。
值得一提的是，臺積電和三星在7nm制程以前均采用FinFET技術(shù)（鰭式場效晶體管），但是從5nm制程開始，F(xiàn)inFET工藝極限的瓶頸就逐漸顯現(xiàn)出來。在3nm制程芯片的實現(xiàn)路徑上，三星決定用MBCFEF替代傳統(tǒng)的FinFET，預(yù)計于明年量產(chǎn)，但臺積電卻依舊堅持FinFET技術(shù)，對傳統(tǒng)技術(shù)進行改進，暫定于今年下半年投入試產(chǎn)，計劃于明年實現(xiàn)量產(chǎn)。
臺積電和三星還在為3nm制程廝殺激烈，這幾年悶聲不吭的IBM卻在今年5月突然放了個大招，發(fā)布了2nm芯片制程技術(shù)。消息一出，業(yè)界嘩然，很多人至今似乎還無法相信，世界上首個2nm制程芯片，竟然是默默無聞的IBM最先發(fā)布的！
按照IBM的幾組數(shù)據(jù)指標，其2nm制程工藝與當下較為先進的7nm相比，性能將提升45%，功耗降幅則高達75%。
展開 Moldex3D模流分析之樹脂制程仿真
在樹脂轉(zhuǎn)注成型的基本制程為：纖維布首先被放入模穴，接著將熱固性樹脂注入到模穴中。
樹脂轉(zhuǎn)注成型制程最大的挑戰(zhàn)是選擇入口和通風位置，以避免流動不平衡。纖維布內(nèi)非等向性之滲透率和流體黏度會隨時間增加，而藉由3D模擬工具可以更準確地預(yù)測樹脂的充填行為。Moldex3D的樹脂轉(zhuǎn)注成型模塊可以輔助用戶在產(chǎn)品設(shè)計前期（試模和模具制造前）修改及優(yōu)化成型或設(shè)計。
Moldex3D的樹脂轉(zhuǎn)注成型模塊（RTM）支持樹脂產(chǎn)品的制程仿真。在設(shè)計與3D模擬方面，通過充填/熟化的分析，用戶可以更容易評估決定適合的生產(chǎn)條件。此外，樹脂轉(zhuǎn)注成型模塊提供智能化的精靈工具和后處理器，能夠協(xié)助早期缺陷診斷和設(shè)計修改。
注：Moldex3D的RTM僅支持實體網(wǎng)格。
樹脂轉(zhuǎn)注成型(Resin Transfer Molding, RTM)是一種復(fù)合材料液態(tài)成型制程，適合用來生產(chǎn)需要高強度的產(chǎn)品，且相對于傳統(tǒng)方法可以減少制造時間，已應(yīng)用于許多地方，對復(fù)合材質(zhì)的量產(chǎn)來說，是個非常具潛力的制程。隨著需求增加及技術(shù)的進步，傳統(tǒng)RTM也延伸出許多種特別的制程，諸如HP-RTM、WRTM及CRTM等。其中 濕式樹脂轉(zhuǎn)注成型(Wet Resin Transfer Molding, WRTM) ，同時包含了壓縮成型及傳統(tǒng)樹脂轉(zhuǎn)注成型兩種制程(如下圖)，利用預(yù)先放置好的預(yù)填料(charge)，經(jīng)由模具壓縮后充填于鋪排好的纖維布中，大大降低了傳統(tǒng)樹脂轉(zhuǎn)注成型的充填時間，同時充填也更均勻。此外，依照預(yù)填料的擺放設(shè)計，也降低了包封及短射等缺陷的產(chǎn)生。
WRTM制程示意圖
在濕式樹脂轉(zhuǎn)注成型過程之中，樹脂于纖維內(nèi)部的流動復(fù)雜難明，纖維布的改動牽一發(fā)而動全身，多重預(yù)填料分布設(shè)計耗費時間與成本。
展開 Moldex3D模流分析之嵌入式晶圓級封裝制程（eWLP）
模塊導(dǎo)覽 (Modules Overview)
Moldex3D支持的芯片封裝成型制程：
轉(zhuǎn)注成型 (Transfer Molding)
轉(zhuǎn)注成型制程將芯片封裝，避免芯片受到任何外在因素的損傷。常用的材料為陶瓷與塑料(環(huán)氧成型塑料EMC)，由于塑料成本較低，因此塑料轉(zhuǎn)注成型是常用的封裝制程技術(shù)。
在轉(zhuǎn)注成型制程中，許多問題應(yīng)加以考慮，包含：微芯片與其他電子組件 (打線接合) 之間的交互連接、熱固性材料硬化及各種制程條件控制。此外，由于各種組件 (環(huán)氧塑料、芯片、導(dǎo)線架等) 有不同的材料，且在模穴中的金線密度極高，因此常見的缺陷如空洞、金線偏移、導(dǎo)線架偏移、翹曲及縫合線等都是非常重要的問題。
轉(zhuǎn)注成型制程：首先，環(huán)氧塑料被加熱且注入模穴中。當模穴被充填完全時，硬化過程開始。
壓縮成型 (Compression Molding)
（壓縮成型／嵌入式晶圓級封裝／非流動性底部填膠／非導(dǎo)電性黏著）
Moldex3D壓縮成型模塊能仿真底部填膠制程與晶圓級封裝制程。針對底部填膠封裝，能檢視堆棧芯片與基板之間的充填行為，并分析壓縮力作用之下的金線偏移現(xiàn)象。針對晶圓級封裝，能預(yù)測在壓縮成型過程中熔膠厚度的變化、基板偏移行為及最大剪切應(yīng)力分布。
透過壓縮成型制程的模擬分析，將能全面控制關(guān)鍵成型問題，如晶粒封裝效率、錫球變化及金線打線優(yōu)化，以提升電子與尺寸設(shè)計更精密的產(chǎn)品質(zhì)量。
晶圓級封裝
非導(dǎo)電性黏著
底部填膠 (Underfill)
底部填膠技術(shù) (Underfill) 是覆晶封裝成型 (Flip-Chip) 的制程之一。底部填膠區(qū)域夠薄以進行毛細應(yīng)用，且沿著芯片的一側(cè)或兩側(cè)的周圍進行環(huán)氧塑料放置。表面張力與熱，是主要對底部填膠產(chǎn)生毛細作用的兩項物理因素。
展開 從注塑成型到IC封裝，制程數(shù)字分身為何如此重要？
圖６顯示點膠頭區(qū)域的膠體隨著底部充填的過程而塌陷的狀態(tài)變化，其表述制程過程流動時的「點膠作動行為」、「凸塊區(qū)域的底部充填」以及「晶粒外部的流動（爬膠與延伸流動）」不同行為變化，也代表了在建構(gòu)制程數(shù)字分身過程中，考慮完整的物理行為元件模擬的必要性。
圖６：點膠區(qū)域變化示意圖
結(jié)論
隨著工業(yè) 4.0 理念在全球不斷發(fā)酵，模擬工具使用者的需求已漸漸由單元制程模擬，演變成完整的虛實整合系統(tǒng)模擬。本文示范了兩種不同制程數(shù)字分身模擬，從注塑成型模擬分析中整合機臺響應(yīng)參數(shù)化模型和高分子熔融塑料的材料壓縮性效應(yīng)，到 IC 封裝制程中考慮點膠頭移動的動態(tài)行為模擬，其目的皆是考慮制程過程中的元件作動，獲得更精確的制程模擬結(jié)果，建置出完善的制程數(shù)字分身。透過這樣的整合方式，后續(xù)在達到整個制程過程中，每個階段的制程數(shù)字分身元件建構(gòu)后，搭配生產(chǎn)設(shè)備自動化、聯(lián)網(wǎng)化與智能化同時，將讓使用者擁有更精密的運籌計劃與有效的資源分配，快速解決生產(chǎn)制程時發(fā)生的問題，實現(xiàn)智能制造及智能設(shè)計。■
參考文獻
[1].吳碧娥，“數(shù)字轉(zhuǎn)型分身術(shù)：Digital Twin 是什么？”
展開 
Moldex3D仿真分析之芯片封裝制程挑戰(zhàn)與不確定性
芯片布局評估
? 顯示動態(tài)熔膠流動行為
? 評估澆口與流道設(shè)計
? 優(yōu)化流動平衡
? 避免產(chǎn)生氣泡缺陷
結(jié)構(gòu)驗證
? 應(yīng)用流固耦合（fluid-structure interaction）算法預(yù)測金線、導(dǎo)線架、芯片偏移、芯片變形等行為
? 可與ANSYS及Abaqus整合，共同分析結(jié)構(gòu)強度
制程條件影響預(yù)測
? 模擬實際生產(chǎn)的多樣化制程條件
? 計算制程改變所造成的溫度、轉(zhuǎn)化率和壓力分布
? 預(yù)測氣泡缺陷（考慮排氣效果）與翹曲
后熟化制程翹曲與應(yīng)力分析
? 顯示經(jīng)過后熟化階段的應(yīng)力松弛和化學(xué)收縮現(xiàn)象
? 計算溫度、轉(zhuǎn)化率與應(yīng)力分布并預(yù)測可能產(chǎn)生的變形
高階材料特性量測
? 可量測反應(yīng)動力、黏度、黏彈性提供流動仿真
? 黏彈應(yīng)力釋放、化學(xué)收縮率、熱膨脹收縮效應(yīng)達成精準預(yù)測翹曲
Moldex3D 支持多種封裝制程模擬轉(zhuǎn)注成型與覆晶底部填膠模擬。
轉(zhuǎn)注成型與覆晶底部填膠模擬
? 顯示流動與固化過程 ，優(yōu)化澆口與流道設(shè)計
? 預(yù)測潛在成型瑕疵 ，仿真包封與短射
? 計算氣體區(qū)域內(nèi)的壓降，優(yōu)化排氣設(shè)計
? 評估制程條件與材料特性，縮短周期時間
壓縮成型與晶圓級封裝模擬
顯示壓縮成型制程的動態(tài)流動波前
評估扇出型封裝之芯片偏移、翹曲行為與剪切應(yīng)力分布
毛細底部填膠模擬
? 顯示在不同表面張力與接觸角度下，毛細力所產(chǎn)生的流動行為
? 評估接點間距與接點分布對流動的影響
? 優(yōu)化底膠的點膠路徑設(shè)定
灌膠
? 更真實且詳細的點膠頭路徑及給料的可視化 (支持potting & dotting)
? 利用完整的物理模型來仿真表面張力引發(fā)現(xiàn)象，如爬膠
? 方便的建模工具及設(shè)定接口來重現(xiàn)多樣的制程設(shè)計
展開 為何臺積電、聯(lián)電到中芯都進軍成熟制程？三大原因及警訊全解讀
11月9日，晶圓代工龍頭臺積電正式宣布，將在明年同步啟動高雄廠、日本廠的建廠計劃，屆時兩座廠區(qū)重要的新增產(chǎn)能都將是成熟制程；無獨有偶，晶圓代工大廠聯(lián)電也在幾周前，被爆出將在新加坡擴產(chǎn)，傳聞中投產(chǎn)目標，也是成熟制程。
事實上，回顧過去1年，包括中國最大晶圓廠中芯、總部位于美國的格芯，也分別宣布將砸下110億美元、60億美元，擴產(chǎn)各自的成熟制程。
若再進一步觀察，可發(fā)現(xiàn)各地晶圓廠，都選擇28nm制程，這個已問世10年的制程進行擴產(chǎn)。市調(diào)機構(gòu)「以賽亞調(diào)研」更統(tǒng)計，兩年后，全球5大晶圓代工廠的28nm總產(chǎn)能，將至多成長近6成。
需求、價格、制造工藝，讓28nm制程變主力
究竟為什么，大廠們都將擴產(chǎn)目標，集中在成熟制程？這背后有3股驅(qū)動力，推動了當前這個發(fā)展。
首先是需求。簡單來說，采28nm制程的芯片，是目前全球需求最強、更是造成這波半導(dǎo)體「大缺貨潮」的主要芯片之一，舉凡筆電、平板、電視的顯示芯片，或是汽車、游樂器、家電的電源芯片，都是使用28nm制程打造。
其中光是電動車的出貨量，今年上半年就較去年同期大增1.6倍，各界更看好，到了2025年，全球電動車的出貨量，將較去年水平再翻4倍、沖至1200萬輛，這個市場對芯片的需求，也被預(yù)期有同樣倍數(shù)的成長。
其次是價格。由于這波由缺貨引發(fā)的漲價潮，特色是：制程愈成熟，價格就漲愈多。微驅(qū)科技總經(jīng)理吳金榮觀察，這個現(xiàn)象，拉近了28nm與比它更成熟制程、如40nm的價差，帶動IC設(shè)計廠改選擇前者投片，其產(chǎn)能也隨之更緊俏。「客戶的負擔沒有增加太多，但28nm（的效能）可以做到更多！」
展開 Moldex3D模流分析之運用模流分析軟件 增進精密光學(xué)新制程驗證效率
圖三 進行射出成型制程分析，保壓結(jié)果中的凹痕指標(左)及凹痕位移(右)情形
接下來利用Moldex3D進行模內(nèi)階段式射壓成型的分析。分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，IMMC制程的體積收縮率，比傳統(tǒng)制程少了 18.9%(圖四)。在翹曲變形的部分，從翹曲分析結(jié)果中的Z方向位移，也可看出IMMC制程比射出成型優(yōu)化了71%(圖五)。
(a) (b)
圖四 保壓結(jié)果的體積收縮率比較：圖(a)為傳統(tǒng)射出制程，體積收縮率在-2.9%~2.323%之間；
圖(b)為IMMC制程，體積收縮率在-3.7%~0.69%之間。
(a)(b)
圖五 翹曲分析中的Z方向位移：圖(a)為傳統(tǒng)射出制程，Z方向位移范圍為-1.497~0.701mm；
圖(b)為IMMC制程，Z方向位移范圍為-0.325~0.311mm。
比較兩種制程的總和光彈條紋分析結(jié)果(圖六)則可發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)制程在澆口處的光彈條紋變化劇烈，表示有較大的殘留應(yīng)力，應(yīng)是使用較大的保壓壓力所造成。而在IMMC制程中，因為有模內(nèi)壓縮的輔助，可降低澆口壓力，所以澆口處的條紋變化較不劇烈。
完成模流分析后，便進行實際試模，以驗證Moldex3D分析結(jié)果的準確度。Moldex3D的分析與實際驗證結(jié)果都顯示，在射出成型制程中，產(chǎn)品的兩狹縫會造成壓力傳遞困難，造成產(chǎn)品后端有凹痕產(chǎn)生(圖七)。改用模內(nèi)階段式射壓成型(IMMC)制程后，可成功開發(fā)無凹痕的產(chǎn)品(圖八)。
圖七 Moldex3D凹痕模擬分析結(jié)果分析(圖左)與實際試模(圖右)結(jié)果高度一致
圖八 模內(nèi)階段式射壓成型開發(fā)的產(chǎn)品無表面缺陷
結(jié)論
在產(chǎn)品的光照度部分，實驗室以LED燈泡照射方式進行驗證。經(jīng)六次取樣，傳統(tǒng)制程與射壓制程的平均光照度分別為299Lux和321Lux，射壓制程的光照度獲得7.35%提升。最后使用光彈條紋量測機臺進行光彈條紋的驗證。
展開 Moldex3D模流分析之后熟化制程
后熟化制程 (Post Mold Cure)
芯片封裝成型模塊可適用后熟化分析。后熟化制程 (Post Mold Cure, PMC) 是芯片封裝成型產(chǎn)業(yè)中的一項重要制程；此制程能加速硬化過程，透過提高環(huán)境溫度來優(yōu)化材料的一些物理特性。
TM : 成型(熔膠)溫度； TL :低溫(室溫)； TH 高溫(PMC中)
設(shè)定分析類型為后熟化，在選項中輸入所有參數(shù)。在后熟化制程中，成型塑料會發(fā)生聚合反應(yīng)，以及化學(xué)與物理的變化過程。目前在Moldex3D后熟化制程分析中，由PVTC與隨溫度－固化變化的黏彈性松弛模型所建構(gòu)的模型，將為制程仿真所需的有限元素模型。更詳細的計算參數(shù)設(shè)定請參照準備分析下的章節(jié)。
應(yīng)力設(shè)定
在選項中，用戶需設(shè)定所有后熟化制程的參數(shù)，包含初始溫度、時間增量、退火時間、環(huán)境溫度vs時間、多段輸出設(shè)定、WLF方程式、Maxwell模型及硬化變動因子。
注意：用戶能由動態(tài)力學(xué)分析 (Dynamic Mechanical Analyzer, DMA) 評估得到WLF方程式、Maxwell模型及硬化變動因子的所有參數(shù)。
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