DFM将成为后90nm工艺中半导体技术的一部分

即使飚升的设计和制造成本也无法阻挡半导体制造向90nm以及更先进工艺进军的步伐，伴随着这一进程的不断加快，可制造性设计(DFM)成为目前最为热门的话题之一。在DFM问题上，业界的对策层出不穷，而许多新兴公司也在不断涌现。不过最被寄予厚望的仍然是拥有大量制造经验的晶圆代工企业。业界专家建议，IC设计师应该加强同晶圆代工企业的合作。

两家全球最大的晶圆代工企业已经做出了表率：继去年6月台积电(TSMC)在DAC大会上宣布提供分别名为Yield Plus 的免费DFM工具组和Yield Pro的DFM收费服务之后，台联电(UMC)也于近期宣布将针对发展90nm SoC芯片的客户推出完整的DFM以及良率最佳化服务。

早在三年前，TSMC就已经开始留意和收集与DFM相关的技术信息。“在对可能的投入和获得的收益进行分析比较之后，我们认为在130nm时代，业界还不需要这样的技术。”TSMC设计服务行销处设计自动化及服务行销专案副处长吴国雄表示，“但是当半导体制造进入到90nm时代，设计师就必须在开始设计的时候对每个电路的良率有所警觉。”

横亘在生产和设计之间的鸿沟一直都是半导体产业普遍存在的问题。1.0微米时代，技术人员引入了“设计规则”的概念，随着技术的发展，为了尽可能地利用每一家代工企业的制造能力，开始出现定制化的设计规则。但这依然无法解决时序(Timing)问题，SPICE模型随之出现。

F1: TSMC提供的Yield Pro DFM收费服务

设计规则和SPICE模型可以看作是晶圆代工企业为了提高良率而向设计师提供的优化信息。工程师同样可以从这个角度来看待DFM。“这不是什么新现象。”吴国雄指出，“物理电路和布图设计之间的差异一直以来都存在。如果真的说有什么不同，那就是以前你根本无需理会的问题在日趋先进的工艺下变得越来越严重了。比如在0.25微米时代，一个部位少堆叠100个原子对电气特性影响甚微，但是90nm工艺下，可能这个部位只有1000个原子的厚度，高达10%的物理尺寸误差对电气特性的影响将是巨大的。”

“从90nm工艺开始，DFM将会和设计规则、SPICE模型一起成为半导体技术的一部分，代工厂不交付这些信息，设计师将无法完成芯片设计工作。”他说。

但是仅让设计师知晓这一点还远远不够，他们必须尽快获得让DFM最佳化的方法。在整个产业链上，拥有大量制造经验的代工厂无疑最有发言权。作为全球最大的晶圆代工企业，TSMC责无旁贷，吴国雄表示，其所属的这家业界头号厂商拥有最多的一手现场数据。

但是如果只是拥有这些数据，并不意味着万事大吉，TSMC的目标是在获得这些数据后能够将其“转换”成设计师可以识别的语言。吴国雄承认，为了得到经过DFM优化的修正方案，一定要有一个工具能把这些数据同设计合并在一起，但他也表示，TSMC仅提供基本工具，至于所需的EDA软件，仍然欠奉。“我们只提供DFM方案和所需数据，它是一个指导性的原则。我们会告诉你去做什么，而不会制定用什么(工具)去做。”他说。

不过，设计师们无需担心，包括Cadence和Synopsys在内的主要EDA工具供应商都已经同TSMC进行了合作。如今，这些企业已经能在EDA软件中提供一个接口，使相关数据能够顺利导入到设计流程中去。

这种模式带来的好处显而易见，它能帮助将相关流程对设计师的工作影响降至最低。“有了工具的支持，DFM优化就嵌在了设计流程当中。”吴国雄解释说，“对设计工程师来说，这些额外的工作对其设计流程来说几乎没有任何影响。你唯一能感觉到的就是最后得到的GDSII文件可能会有一些不同。”这对在EDA工具上已经花费太多的公司来说无疑是个福音——它将能帮助他们保护投资。

尽管已经将DFM和设计规则、SPICE模型摆在了同等重要的位置，但吴国雄同时也强调，与后两者相比，DFM还是不同的——至少在短期内仍是如此。“与设计规则相比，最早给出的DFM方案还只是一些建议。它告诉你在设计规则之外，还可以进行一些调整。比如设计规则中规定线距必须不能小于多少，而DFM则会建议你为了提高良率，在有冗余的地方可以将线距拉开一点，但如果不这么做的话也不会有致命的影响。”

引入DFM服务将使TSMC和无晶圆厂一起更接近于一家集设计和制造于一身的半导体制造商(IDM)，因为这家传统的晶圆代工企业同时也提供收费的DFM服务。但吴国雄似乎不太赞同这一点。此前一些专家曾公开指出在90nm及以下更先进的工艺中，IDM比纯晶圆代工企业具有优势，因为他们能更快将生产中积累的经验用于设计。针对这个说法，他表示：“IDM企业中同样也存在分工，而且他们生产中积累并与设计部门分享的经验不见得就是我们所看到的。”

“这是一种误解。”吴国雄继续说道，“IDM的优势在于其商业模式，其赢利来源于整个公司的综合状况，并非专注于某一设计或制造等流程。在DFM方面，TSMC与客户合作，不仅在设计和制造上与IDM一样，并且更为专注和专业。”

DFM是无晶圆设计企业的一根救命稻草吗？如果抱有这样的想法，答案可能是令人失望的。“许多人一谈到‘起作用’，就马上跳到‘是’或‘否’的问题上。这其实陷入了一个误区。”他告诫说，“千万不要把DFM当成一个天大的事情。即使你采用了这种方案，也只是有逻辑上受益的可能性。”

他强调：“我们在小心的求证，并很小心的把这种方案交给设计师。对于新兴的DFM技术来说，目前还处在一个市场教育的阶段。我想要说得是，这是一个趋势，大家都应该关注它，这非常重要。”

作者：王彦