两大产品奠定概伦电子业界地位
2019-05-21
三十年前开始出现的集成电路代工的商业模式推动和促进了集成电路产业的迅猛发展。根据IC Insights的最新报告，2018年全球半导体纯晶圆代工厂销售额为570亿美元，较2017年增长5%，其中中国市场同比增长41%，占有率接近19%。
在技术和资金密集的IC制造业中，代工厂之间的竞争一直相当激烈。代工厂和无生产线的设计公司之间的接口是PDK，其中器件模型是关键。除了提升工艺水平之外，如何为电路设计师提供高质量的PDK/模型和携手EDA/IP合作伙伴提供经过验证的设计流程和解决方案，是代工厂提升竞争力的关键。手握器件建模解决方案和低频噪声测量系统两大业界公认的优秀产品，概伦电子正是备受代工厂青睐的一个给力小伙伴。先来看看第一个产品——BSIMProPlus。
器件建模屹立10年
如果把最终制造好的IC比作一所大房子，那么半导体元件就是一块一块的砖，模型就是对每块砖的精确描述。
现在，IC设计已经基本由电脑仿真来完成，而电脑仿真的前提基于元器件的模型化。一颗高端的手机芯片可能由几十亿个元件组成，模型的精度和质量直接决定着芯片设计的质量。
IC技术高速发展，设计与系统仿真越来越复杂，难度也越来越大。随着工艺节点进入纳米尺寸，越来越严重的工艺偏差降低了芯片的成品率，IC设计与制造的难度和成本不断增加。对设计公司而言，工艺偏差、可靠性问题（HCI、NBTI、PBTI等）、邻近效应等都会影响元件的性能，进而影响芯片的性能和良率。设计师自然希望代工厂提供靠得住的器件模型。
重任在肩的代工厂的头痛之处在于——在更高阶工艺中，SPICE模型变得越来越复杂，向设计公司提供高质量、高效率、更广范围和足够精度的模型库时，面临着诸多挑战。同时，由于摩尔定律进展的放慢节奏，“超越摩尔”的发展策略催生了众多不同的工艺类型，用于不同的应用，对于器件建模的要求也变得五花八门，要求越来越多、越来越高。
要应对这个巨大挑战，没有十八般武艺是行不通的，从数据测量开始，包括仪器的控制、数据采集和分析，到模型的提取/优化，涵盖不同的工艺类型、工艺节点、器件类型、模型种类、物理效应等，到模型的验证和文档总结等。
谁有这十八般武艺？非10年来一直在器件建模领域占据统治地位的BSIMProPlus莫属。
作为半导体器件SPICE建模平台，概伦电子BSIMProPlus自推出以来一直是SPICE建模市场和技术的优质产品，被众多集成电路制造和设计公司作为标准SPICE建模工具所采用。
BSIMProPlus的地位源于其准确性和高效性——基于集成的全功能并行SPICE引擎，BSIMProPlus提供强大的全集成SPICE建模平台，可以用于对各种半导体器件甚至电路从低频到高频的各种器件特性的SPICE建模，包括电学特性测试、器件模型自动参数提取和优化、模型验证等，支持众多业界标准SPICE模型和常用的私有模型。
半导体制造领域十年来的广泛信赖是BSIMProPlus实力的最好证明，尤其是老牌代工厂。行走江湖多年，对外提供的器件模型代表了这些代工厂的工艺技术水平，是其安身立命之本，容不得半点闪失。
概伦电子的客户覆盖了目前众多代工厂和存储器工厂，比较典型的有三类客户：一类是在先进工艺节点上勇往直前的先进代工厂和存储器厂商，一直在持续推进工艺节点的进化，同时也在推动概伦电子在器件建模领域继续前进，引领潮流；一类是以特色工艺以寻求差异化竞争的专精代工厂，期待以高质量的PDK/SPICE模型支持来吸引用户，形成对工艺平台的有力支撑；一类是希望迅速打开市场的新建生产线，如何在最短的时间内快速建立SPICE建模和验证能力而避免走弯路，形成强大的战斗力。
第一类客户都是从十年前就开始使用BSIMProPlus的前身BSIMPro，老版本到新版本都用得顺手舒心。这十年来，从BSIMPro到BSIMProPlus都是主力建模工具，见证了代工厂的繁荣和工艺节点的一步步升级到今天的7nm和5nm，为众多采用代工厂先进工艺和高端存储器的芯片设计制造做出了不可磨灭的贡献。
第二类客户则在跟踪优质代工厂发展的同时，基于“超越摩尔”的思路发展特色工艺以实现差异化竞争。基于这类客户的多种多样的建模要求，BSIMProPlus提供了一站式服务，满足了客户今天和未来的建模需求。
第三类客户主要来自新建生产线的需求，大多来自国内。据不完全统计，国内在未来三年内在建和拟建生产线有20多条。这类客户在追求高质量模型的同时，需要在最短的时间内建立起建模的团队和能力，包括数据测试环境和建模流程。概伦电子团队十年来参与了众多主要新建生产线的建模团队、实验室环境、建模流程的建立，积累了丰富的经验，在和这类客户合作时可以提供可靠的支持，帮助其迅速建立战斗力。
客户的多元化和需求的多样性推动了BSIMProPlus成为建模领域和EDA行业的一个奇迹，它是既满足先进工艺开发的需求，又满足各类不同工艺、不同器件和应用类型、不同建模需求的建模平台，更重要的是其十余年来已被充分验证的精准性和可靠性。
在技术和资金密集的IC制造业中，代工厂之间的竞争一直相当激烈。代工厂和无生产线的设计公司之间的接口是PDK，其中器件模型是关键。除了提升工艺水平之外，如何为电路设计师提供高质量的PDK/模型和携手EDA/IP合作伙伴提供经过验证的设计流程和解决方案，是代工厂提升竞争力的关键。手握器件建模解决方案和低频噪声测量系统两大业界公认的优秀产品，概伦电子正是备受代工厂青睐的一个给力小伙伴。这里介绍的是另一个产品——9812系列低频噪声测试系统。
低频噪声测量黄金标准
电子系统的内部噪声是制约其性能、质量和可靠性的关键因素之一。半导体器件噪声，特别是低频噪声的大小表征着工艺的质量以及器件可靠性的优劣。因此，了解和掌握半导体器件中低频噪声的表现，是半导体工艺开发和高端芯片设计的一个重要研究方向。
随着CMOS技术特征尺寸进入纳米尺度，对于尺寸日益微缩的晶体管，器件的可靠性、参数波动性、偏差变异性的问题越来越突出。由于氧化层陷阱和界面态的存在，MOSFET器件源漏电流在低频下会受载流子产生-复合噪声或1/f噪声影响，并且与器件中的各种涨落机制等一起作用，引起纳米MOSFET器件阈值电压和源漏电流出现大幅度涨落，导致器件存在很大的偏差变异性，从而造成芯片的设计在电性能、噪声特性以及良率等方面的不确定性。
准确测量半导体器件中的低频噪声，可以精确表征工艺的质量和水平，对于改进工艺、提高器件性能与可靠性、提升芯片设计水平都有紧迫的现实意义。
在工艺开发过程中，低频噪声可以用来计算氧化层陷阱和界面态，直接表征氧化层的质量，目前已被应用于先进工艺节点的器件和工艺开发阶段，用于表征工艺质量并改进工艺，以及在大规模芯片制造中进行7*24的自动测量用于监控工艺的稳定性。
低频噪声不光直接影响电路的低频性能，还会影响到高频的相位噪声，对高性能的模拟电路和射频电路的设计非常重要，如VCO、Mixer、A/D等。另外，低频噪声特别是小尺寸器件由于离散数目的陷阱造成的随机电报噪声（RTN）则会对SRAM、CMOS图形传感器、闪存以及其他的一些数字电路应用造成严重影响，包括性能、良率和可靠性的下降等。
由于其有效信号微小和很难预测的特性，以及实际测试时外围系统的复杂性，低频噪声测试面临着一系列挑战。如何精确测试到纳米级器件沟道内部真实的噪声信号，并且证实其信号的有效性，是工业界特别是集成电路制造和设计公司所关心的重要课题。9812系列产品就以其精度、可靠性和效率化解了这些难题，也确立了其在行业中的行业标杆的地位。
蕴含着“永不止步”精神的9812系列产品始于9812A噪声测试仪。最早诞生于1998年12月的9812A及升级版本9812B一推出就迅速成为标准，被IBM、英特尔、TI、台积电等所有集成电路制造厂商批量采购，9812B是包含多放大器的集成化商业低频噪声测试系统，可以用单一系统完成不同类型的测试任务，使得晶圆级高精度噪声测试成为可能，由于其高可靠性直至今日仍有少量客户作为主要测试设备在使用。
于2013年推出的换代产品9812D也迅速被众多先进的半导体代工厂、顶尖的IDM公司和无晶圆集成电路设计公司作为标准噪声测试系统所采用，应用于所有先进工艺节点的技术开发和集成电路设计。较前代产品9812B，9812D把高测试精度提升了10倍，并且实现了在晶圆级测试高精度下10MHz的带宽，远远超出其他竞争对手在晶圆级实际测试环境下的精度和带宽。同时，9812D在真正集成高性能动态信号分析仪，在提供更高测试质量的同时测试速度比9812B提升了3-10倍，用于满足客户7*24数据测试和统计噪声数据分析的要求。
于2017年初推出的9812DX更可谓一骑绝尘，仅仅在一年多的时间就被众多集成电路设计和制造公司批量采购，包括先进代工厂，成为了新一代的低频噪声测试黄金标准。
除了针对14/10/7/5nm及以下工艺节点的开发和日益复杂化的高端芯片设计的需求，9812DX作为全能冠军可以用单一系统满足不同工艺种类、器件类型和不同测试条件下的测试要求，实现晶圆级高精度下的高测试带宽。与9812D相比，9812DX的系统精度提高了超过十倍，噪声测试速度提升了3~10倍以上，并支持更宽的测试条件和更为全面的待测器件种类。
9812DX是市面上能够同时支持极高阻抗和超低阻抗器件的高精度噪声测试的系统，提升了系统支持的电压范围至最高200V，并可以支持更低的电流至0.1nA以下。
同时，面对先进工艺节点下噪声测试数量“爆炸式”增长的挑战，9812DX通过改进硬件架构的设计和提升软件算法的执行效率，刷新了晶圆级低频噪声测试速度的记录，并且提供了并行测试架构，通过多台系统并行实现单一探针台上最高4倍吞吐率的提高，并应用于多家客户在14纳米以下节点的工艺开发。
低频噪声更被越来越多的客户所关注，9812DX正被更多的新老客户选择，包括半导体制造代工厂和更多先进的集成电路设计公司。
