DAT VAN DE Việc ứng dụng rộng rãi những thành tựu khoa học kỹ thuật và công nghệ trong những thập niên cuối thế kỷ 20 đã tạo đà cho sự tăng trưởng vũ bão của thị trường các hàng điện tử
Trang 1BO CONG THUONG
Công ty Điện tử Công nghiệp
444 Bạch Đằng, Hoàn Kiếm, Hà Nội
Báo cáo (số 2):
QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH, CƠ CÁU TỎ CHỨC, ĐỊNH HUONG SAN PHAM, CONG NGHE, THI TRUONG CUA CAC TRUNG TAM THIET KE CHIP
TRONG KHU VUC
Chủ nhiệm đề tai:
Ts Trần Văn Dậu
Hà Nội, 04-2008
Trang 2MUC LUC
7v na 3
TAM THIET KE CHIP TRONG KHU VỰC - << csseeeseree 5
2.1 Cơ sở hình thành, cơ cấu tổ chức của các mô hình Trung tâm thiết kế và sản xuất
0ì 0 5
2.2 Qui trình công nghệ thiết kế-sản xuất
2.2.1 Các công nghệ gia công và sản xuất
2.2.2 Tổng quan phần mềm được sử dụng trên thế giới để thiết kế IC 10
2.2.3 Những khả năng và ưu điểm của các sản phâm phần mềm thiết kế đang sử dụng
IL
2.1
2.2
2.3 Kết quả khảo sát các Trung tâm thiết kế IC tại Trung Quốc năm 2007 (theo
YorbeZhang.- Tổng biên tập EE Times-China) .- " 23
P0 nh 23 2.3.3 Hoạt động kinh doanh: - ctnhnnhvnHHHH111111 112 1101112111111 1g krer 24
2.4.3 Hoạt động kinh doanh cà tt TH HT Tà TH TH 101111 011k H 31
2.4.4 Quy trình thiết kế +2 t2 v2 2.1202111 C211 E11 ee 33
2.5 Kết quả khảo sát các Trung tâm thiết kế IC tại Hàn Quốc năm 2007 (theo Park
Dong-Wook- Tổng biên tập EE Times-Korea ) 02.2220 1 2271EcEkeeerrxcee 39
Trang 3DAT VAN DE
Việc ứng dụng rộng rãi những thành tựu khoa học kỹ thuật và công nghệ trong những thập niên cuối thế kỷ 20 đã tạo đà cho sự tăng trưởng vũ bão của thị trường các hàng điện tử tiêu
dùng, các máy móc và thiết bị điện tử chuyên dụng; hệ quả của nó là đã hình thành loại
hình mới trong công nghiệp bán dẫn: Hãng - Thiết kế IC nhằm giải quyết nhu cầu của thị trường sản xuất IC lô nhỏ và vừa cho các thiết bị chuyên dụng của các nhóm khách hàng
nhất định Như đã đề cập trong báo cáo số 1 với loại công việc này các nhà máy sản xuất
IC-IDM-Intergated Devices Manufacturers chuyên sản xuất loạt lớn các IC tiêu chuẩn thường không đáp ứng được nhu cầu của các nhà sản xuất các thiết bị điện tử tích hợp (cần các IC mới đa chức năng, giá thành hạ) Các nhà sản xuất IC không phải lúc nào cũng có
thé tạo ra các IC có độ phức tạp cần thiết, vì vậy xuất hiện nhu cầu đối với các Hãng - Thiết
kế cdc IC chuyén dung, cac IC logic duge lap trình cũng như một số loại IC khác Với cách
làm này khách hàng có được những IC có cấu trúc phức tạp hơn song giá lại rẻ hơn các loại
IC do các hãng IDM sản xuất Sở dĩ ở đây giảm được chỉ phí là do không dùng chính dây
chuyền sản xuất loạt lớn, bởi khi sản xuất IC hết loạt này sang loạt khác cũng như việc sản
xuất phiến (tăng đường kính phiến silic) để cấy CHIP ngày càng đắt Các nhà máy - địch
vụ sản xuất là cc sở sử dụng công suất dự trữ và dư thừa của IDM cùng các cơ sở thiết kế
CHIP (co thé ding nhân viên hợp đồng) chuyên sản xuất theo thiết kế của các hấng- thiết
kế IC đặt hàng, một mô hình sản xuất CHIP mới để đáp ứng nhu cầu đa dạng của thị
trường IC mà giá thành không cao
Xu hướng phát triển của các Hãng - Thiết kế IC (Trung tâm thiết kế IC) cho thấy đó là
bước đi thích hợp nhất, ngắn nhất để tiếp cận với công nghệ thiết kế và sản xuất IC Công
nghiệp thiết kế CHP đầu tư ít hơn, tập trung chủ yếu vào chuyển giao các nguồn tri thức, đào tạo nhân lực làm chủ và đón đầu công nghệ Một số nước phát triển cũng đã tiếp cận,
triển khai nhanh công nghệ này như Đài Loan, Hàn Quốc, Trung Quốc và họ thu được
những kết quả hết sức tốt đẹp
Để có thể xây dựng mô hình Trung tâm Thiết kế CHIP như kết luận của nhóm đề tài trong báo cáo số 1 Trong báo cáo này chúng tôi tập trung trình bày những vấn để cốt lõi trong
việc hình thành các Trung tâm Thiết kế CHIP như cơ cấu tổ chức, quy trình công nghệ
thiết kế - sản xuất; trong đó đặc biệt đi sâu vào các phần mềm hiện đang được sử dụng rộng
rãi để thiết kế IC của các hãng nổi tiếng trên thế giới như Cadence, MentoGraphics,
Trang 4phân tích các khả năng và ưu điểm của chúng Trong báo cáo cũng dé cập đến các vấn đề
định hướng sản phẩm, các nhà cung cấp dịch vụ chế tạo và thông qua những kết quả khảo sát mới nhất (các báo cáo năm 2007 của các chuyên gia) trong khu vực giúp chúng ta có những so sánh và lựa chọn cách tiếp cận vấn để mới mê này
Trang 5I.QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH, CƠ CÁU TỎ CHỨC CỦA CÁC TRUNG TAM THIET KE CHIP TRONG KHU VUC
2.1 Cơ sở hình thành, cơ cấu tô chức của các mô hình Trung tâm thiết kế và sản
xuất Chip
Công nghệ thiết kế chế tạo CHIP (CHIP Making) bao gồm toàn bộ quá trình thiết kế và sản
xuất các loại CHIP với các công nghệ bán dẫn khác nhau, đòi hỏi một nền công nghiệp
hiện đại của quốc gia để đáp ứng được các yêu cầu khắt khe cần sự đầu tư lớn Hiện nay,
công nghệ chế tạo CHIP được nắm giữ bởi một số nước có trình độ cao trên thế giới như
Mỹ, Anh, Nhật, CHLB Đức, Nga v.v
Cùng với việc xuất hiện các Nhà máy Silicon - Nhà máy dịch vụ sản xuất IC là cơ sở sử dụng công suất dự trữ và dư thừa của [DM cùng các cơ sở thiết kế CHIP (có thể dùng
nhân viên hợp đồng) một mô hình sản xuất CHIP mới đã hình thành phát triển nhanh
chóng đáp ứng nhu cầu đa dạng của thị trường IC mà giá thành không cao
Như vậy cùng với sự phát triển nhanh chóng của nên công nghiệp bán dẫn đã hình thành ba
loại hình các cơ sở nghiên cứu thiết kế sản xuất IC là:
1 IDM - Intergrated Devices Manufacturers (Nhà máy sản xuất IC) : Hãng sản xuất linh
kiện bán dẫn truyền thống gồm thiết kế, chế tạo sản xuất và cung cấp 1C
2 Firm-Fabless (Hãng - Thiết kế IC) - Hãng - Thiết kế và cung cấp IC, là cơ sở chuyên
thiết kế IC và cung cấp IC Việc sản xuất IC được thực hiện trên đây chuyển công nghệ của
nhà sản xuất khác (dịch vụ Foundry-sản xuất thuê)
3 Nhà máy - Silicon (Manufactures - Foundry) (Nhà máy dịch vụ sản xuất IC): là cơ sở
chuyên sản xuất IC theo đơn bàng riêng của các Hãng-Thiết kế Không thiết kế chế tạo IC
riêng của mình Thường các hãng nảy sản xuất IC loạt nhỏ, IC rỗng trên các dây chuyển
công suất rảnh rỗi cla cdc IDM
Ba loại hình cơ sở sản xuất thiết kế IC thực hiện các công đoạn khác nhau của quá trình
chế tạo IC trong công nghiệp bán dẫn tùy thuộc vào mục tiêu sản xuất kinh doanh, khả
năng đầu tư
Trang 62.2 Qui trình công nghệ thiết kế-sản xuất
Về bán dẫn thì quy trình công nghệ thiết kế và sản xuất đã được tổng két, khái quát hoá,
trình bày trong văn kiện ITRS 2001 theo chu kỳ hai năm một lần tái bản (lẻ) và hàng năm
(chẵn) cập nhật Dự báo ngắn hạn là sáu năm kể từ năm xuất bản văn kiện (2001-2003),
mỗi năm lại điều chỉnh theo ngoại suy có cơ sở khoa học — công nghệ — kinh nghiệm quốc
tế Dự báo dài hạn “6 năm +9 năm = 15 năm” cũng theo chỉnh hàng năm để lộ trình quốc tế
có thê làm sợi chỉ đỏ cho các chương trình Châu lục, Quốc gia và Công ty Đa Quốc gia,
trên nền cơ sở trị thức khoa học- công nghệ cho Uỷ ban Quốc tế Lộ trình gồm đủ thành phan dai diện cho các chủ thể lớn về thiết kế và sản xuất bán dẫn, một số ban chuyên môn
(quốc tế) thường xuyên nghiên cứu những vấn để liên quan Mỗi lần họp thường niên đều
có toát yếu cho các cấp lãnh đạo (Executive Summary) và thông điệp chủ yếu (Key message) của hội đồng chuyên gia, kèm theo cuộc họp báo, như bản trình bày khi họp báo
ở Tokyo năm 2004 cập nhập văn kiện xuất bản năm 2003 Dưới đây là mục lục văn kiện
2003 — 2004 công bố trên Internet minh họa cho quy trình công nghệ với những vấn dé cần
quan tâm:
1 Design (Thiết kế)
2 Test and Test Equipment (kiém tra và thiết bị kiểm tra)
3 Process Integration, Devices and Structures (tích hợp quy trình, thiết bị va cấu
trúc)
4 Radio Frequency and Analog/Mixed- Signal Technologies for Wireless Communication (tan số vô tuyến và công nghệ tín hiệu tương tự/ hỗn hợp cho viễn thông vô tuyên)
5 Emerging Research Devices (các thiết bị mới trội lên trong nghiên cứu)
6 Front End Processes (cdc quy trinh mặt tiền)
7 Lithography (thạch bản)
8 Interconnect (liên kết nối)
9 Factory Integration (tích hợp công xưởng)
10 Assembly and Packaging (lắp ghép và đóng hộp)
11 Environment, Safety and Health (môi trường, an toàn và sức khoẻ)
12 Yield Enhancement (tăng cường hiệu suất)
13 Metrology (đo lường)
14 Modeling and Simulảtion (mô hình hoá và mô phỏng)
15 System Drivers (điều khiển hệ thống)
Trang 716 Overall Roadmap Technology Characteristics (ORTC- các đặc trưng công nghệ
Như vậy, việc lựa chọn giải pháp công nghệ thiết kế CHIP bao gồm:
- Lựa chọn các công nghệ thiết kế CHIP
- Lựa chọn các cêng nghệ đo lường thử nghiệm
- Lựa chọn các công nghệ phân tích
- Bí quyết (know-how) tích hợp các công nghệ trên thành quy trình thiết kế
- Cac know- how được tích lũy trong qúa trình hoạt động
2.2.1 Các công nghệ gia công và sắn xuất
Nhà máy sản xuất được trang bị phương tiện và các phần mềm để sản xuất các CHIP theo
thiết kế của phòng Thiết kế, Để làm việc đó, xưởng sản xuất thực biện các quy trình công nghệ g1a công sau:
- Các quy trình cắt, gọt, đánh bóng phiến bằng điện hoá, cơ học
- Các quy trình tẩy va lam bong Ge, Si, GaAs, bằng phương pháp hoá chất, hoá- cơ
- Quy trình kiểm tra chất lượng làm sạch tinh thể, bán dẫn
- Các quy trình khuyếch tán bằng lò, băng bắn phá ion
- Các quy trình gia công các lớp bán dẫn, điện môi, kim loại bằng phương pháp plasma và
ion-plasma
- Các quy trình gia công lớp phủ, quy trình kiểm tra lớp phủ
- Quy trình oxit hoá silic bằng nhiệt trong oxy 4m và khô
- Các quy trình tạo phim mỏng bởi bay hơi nhiệt trong chân không, bằng phun ion, bắn phá anốt bởi ion-plasma
- Các quy trình tạo mặt nạ của oxit silic
- Các quy trình tạo hình ảnh mặt nạ bằng điện, X-quang (chiếu xạ), ion
Trang 8- Cac quy trinh cé lap cac phan tir ciia IC, cô lập p-n-p
- Công nghệ gia công các IC mỏng và IC dày
- Các quy trình công nghệ gắn và đóng vỏ IC, làm kín, giảm nhiệt IC
- Các quy trình công nghệ kiêm tra chất lượng IC (phương pháp đo các tham số tĩnh, động
và xung, đặc tính ôn của IC)
- Các quy trình thử công nghiệp
- Các quy trình phân loại, xác định hỏng của IC
Toản bộ cá quy trình công nghệ nêu trên phụ thuộc vào khá năng của các thiết bị công nghệ của các hãng chế tạo, ngoài ra về mặt sản xuất cần có các yêu cầu nghiêm ngặt về các
mặt bảo đảm khác như điện, nước, khí v.v và đặc biệt là các phòng sạch
Dưới đây là một số yêu cầu chính của các quy trình công nghệ này (vẻ chỉ tiết được trình bày trong báo cáo số 3)
a Vị trí bố trí toà nhà
Khi chọn vị trí bố trí toà nhà cần phải tính đến độ bẫn của không khí đo các hạt ion khí
(nguồn gay ban chính là các phương tiện giao thông, các điểm công nghiệp và năng lượng,
các cây cối có phần hoa, .)
Khi bố trí các quá trình công nghệ nhạy cảm với độ rung ở trong các phòng sạch, cần phải
lựa chọn vị trí bố trí toà nhà được bảo vệ, chống rung
b Mức sạch trong toà nhà
Cầu trúc của các toà nhà sản xuất cần loại trừ khả năng gây bụi và làm ban toa nhà sạch và các phòng sạch Trong không gian xây dựng được bố trí các phòng sạch cần phải giữ được
mức sạch đã cho thường là phải loại trừ các hình thức hoạt động có thể tạo ra các ion khí
với cường độ mạnh Các cửa số cần phải gắn kín
c Nhiệt độ và độ Âm
Chế độ nhiệt ấn trong toà nhà sạch và các buồng sạch phụ thuộc bởi sự phát tán nhiệt âm
của các thiết bị công nghệ và nhân viên, bởi mức nhiệt độ và bức xạ của quá trình trao đổi
nhiệt
d Cấu trúc bố trí toà nhà về không gian (thiết kế mới hoặc cải tạo lại) được xác định bởi
mỗi liên quan của các phòng sạch với các phòng đặt các hệ thống kỹ thuật tạo không khí
§
Trang 9sạch và các hệ thống khác Việc bố trí các thiết bị của hệ thống tạo không khí và các hệ
thống khác cần được xác định với tính toán sao cho mức độ tác động cho phép lên môi
trường không khí và các môi truờng công tác, các qui trình công nghệ và các nhân viên
phục vụ theo tất cá các tham số đã cho của các phòng sạch
e Qui hoạch mặt bằng toà nhà và các phòng sạch cần phải đảm bảo:
- Phan bd cdc phong theo cấp sạch
- Tính luân chuyển của qui trình theo khoảng cách ngắn nhất giữa các phòng có liên quan
về công nghệ nhằm loại trừ vi2e cắt ngang lẫn nhau giữa các dòng nhân viên, công nghệ và
vận chuyển
- Các tham số vị khí hậu phù hợp với các yêu cầu của qui trình công nghệ
- Việc bố trí thiết bị trong các phòng sạch có tính đến các dòng không khí và nhiệt ảnh
hưởng đến việc đạt được cấp làm sạch đã cho trước
- Khả năng đảm bảo kỹ thuật cho các phòng sạch và các thiết bị công nghệ
- Lắp đặt và đâm bảo các đường ống dẫn khí công nghệ va các mạng lưới kỹ thuật khác
f Những yêu cầu và kết cầu các phòng sạch phải được lựa chọn sao cho phù hợp với các
cấp sạch (tiêu chuẩn phòng sạch theo ISO 9000: xem Cơ sở đữ liệu của Trung tâm Thiết kế
CHIP) Các kết cấu ngăn cách (vách ngăn trần, nền giả, lót sàn của phòng sạch) cần đáp ứng các yêu cầu sau:
- Mặt vách ngăn phải phẳng và nhẫn không lỗi lõm
- Các chỗ ghép nối những cấu kiện và kết cấu của các vách ngăn, trần sạch và nền giả (lót
sàn) cần phải khít và kín
- Các đường góc ghép giữa tường với trần và sàn cần vuốt cong tròn
- Vật liệu và lớp phủ kết cấu không được phép tích điện
- Có khả năng cách nhiệt nếu có yêu cầu đảm bảo ổn định cao về nhiệt độ và độ Âm
- Có khả năng tháo lắp dễ thay đổi trong trường hợp cần thiết phải thay đổi bề trí mặt bằng
của phòng sạch
- Thuận tiện cho việc làm vệ sinh và thu don rac ban bằng các biện pháp khác nhau.
Trang 102.2.2 Tổng quan phần mềm được sử dụng trên thế giới để thiết kế IC
Đặc trưng quan trọng nhất của công nghệ thiết kế là sự tích hợp các công nghệ thiết kế
CHIP của một số hãng khác nhau tạo thành một hệ thống thiết kế được tự động hoá hoàn
toàn Bao gồm công nghệ thiết kế CHIP tiên tiến nhất của hãng Cadence Design Systems, Menior Graphics, Xilink, triển khai trên mạng CAD, theo công nghệ mới nhất của Hewlett Packard Hệ thống đảm bảo thực hiện được các phương pháp khác nhau cho thiết
kế các mạch tích hợp (hình 1.):
- Các CHIP tương tự - số bán tuỳ biến dựa trên các CHIP mảng cơ bản
- Các CHIP số bán tuỳ biến dựa trên các CHIP mảng cơ bản
- Các ASIC (Application-specific Integrated Circuit) tuỳ biến kiểu số trên cơ sở các thư
viện tế bảo tiêu chuẩn
- Các ASIC tuỳ biến hoàn toàn kiểu số
- Các CHIP tuỳ biến hoàn toàn kiểu tương tự
- Các CHIP tuỳ biến hoàn toàn kiểu tương tự - số
- Các ASIC tuỳ biến kiểu số trên cơ sở FPGA (Field-programmable gate array)
Nền tảng của công nghệ thiết kế CHIP là một mạng máy tính trợ giúp thiết kế CHTP (hệ thống CAD) với các khu vực thiết kế bao gồm:
- Thiết kế mạch PLIC
- Thiết kế logic các mạch số
- Thiết kế các mạch tương tự
- Thiết kế các mạch tương tự - số
- Thiết kế tương tác so dé ASIC
- Kiểm tra sơ dé bé tri ASIC
Hình 1 Mô hình các công cụ phần mềm
10
Trang 11IT
XAY DUNG QUY TRINH CONG NGHE XÂY DỰNG MÔ HÌNH
THIẾT BỊ VÀ CAUSPICE- CÔNG NGHỆ § CHUA THAM S
TP la St XE vƠ Em Nà R SƠ 6H 7M 0H MẸ MP NM HA HH GHI 95 MẸ 9E 0M 9 HƠI lAU 7 7 NH M N GHI XẾ ANH ME 7 N AM HE ME ỢN NHA — AM HE ME HH ND NN NR NN NV SS S4 9A SH 9M HH 9S
: THIẾT KÉ SƠ ĐỎ KỸ THUẬT XÂY DỰNG TÔPÔ
Trang 12Phương tiện phần mềm tự động thiết kế được sử dụng trên thế giới để thiết kế các mạch
VLSI - số, tương tự và hỗn hợp được trình bay trong bang 1:
Xây dung mé hinh | HDL Designer Virtuoso Schematic Composer | HDL Compiler
trạng thái, mô hình | Leonadro Spectrum | VHDL Interface Design Compiler
hoá, tổng hợp ModelSim Virtuoso Schematic Composer {| LEDA
Verilog Interface NC-Verilog, NC-VHDL, NC-
Sim Khởi động kiêm FlexTest Incisive Coverage Test Compiler
ModelSim Verilog-XL
mach tuong tu MS _Architect/Eldo | Spectre RF HSPICE W-Edit
Eldo RF
Mô hình hoá mach | Continuum Spectre Circuit Simulator NanoSimHSPICE
hén hop ky thuat ADVance MS Verilog-XL
sé — analog Virtuoso AMS Designer
Thiét kế topology | UCgraph Virtuoso Layout Editor Chip Architect L-Edit Layout dat hang Physical Compiler | Editor
Thiét kê tự động TCplan Virtuoso Custom Router Physical Compiler | L-Edit SPR
ky thuat 36, quy ICcompact FlexRoute
Trang 13Céng ty Cadene Design Systems, Inc
a Analog Artist Design System
Hệ tương tác thiết kế céc mach tich hop IC tuong tu, IC sé — tuong tu, RF IC là phép
giải tự động, xuyên suốt của bài toán thiết kế các mạch analog, ky thuat SỐ — analog, và
các mạch tích hợp RE đặt hàng và bán đặt hàng Analog Artist tích hợp đải rộng các
công cu IC mach da được tin dùng để đáp ứng các nhu cầu đặc biệt của việc thiết kế trong các lĩnh vực như viễn thông, kỹ thuật tính toán, đa chức năng, tự động hoá, chế tạo thiết bị vũ trụ và quân sự Bộ công cụ gắn bó chặt chẽ với cơ cấu chung của lớp phần
mém Cadence Design Framework II™ Analog Artist cho phép truy cập với các phương
tiện phổ cập hiệu chỉnh, mô hình hoá, phân tích các mạch điện và tạo tôpô
Môi trường tương tác Analog Artist cho việc thiết kế điện:
e Tính đa năng của việc nhập và hiệu chỉnh các mạch analog, analog-kỹ thuật SỐ
© _ Môi trường tương tác mô hình hoá có đấu nối với nhiều hệ phổ cập mô hình hoá
IC
e Phân tích toàn diện các mạch RF
13
Trang 14e Mô hình hoá các ảnh hướng ký sinh của các mạch analog-kỹ thuật số
e_ Các phương tiện mạnh hiển thị kết quá mô hình hoá
e_ Các phương tiện tận dụng phân tích kết quả mô hình hoá
b Composer IC Design Environment
Thiết kế logic, analog và kỹ thuật số — analog:
e ComposerrM, Lớp chính của phần mềm dùng cho dải rộng của các phương tiện
thiết kế mạnh
e Tích hợp với các dụng cụ thiết kế topo của Cadence
Giảm bớt độ phức tạp
© _ Đơn giản hoá việc thiết kế nhờ sử dụng các mô tả trên các ngôn ngữ HDL
© Kết hợp linh hoạt bất kỳ sự trình bày dự án nào trong đạng các mạch điện, biêu đồ bloc, mô tả (thuyết minh) HDL
Tăng năng suất thiết kế nhóm
« _ Phối hợp điều khiển toàn bộ các dữ liệu thiết kế
e_ Cho phép xác định không gian làm việc của cá nhân cũng như những không gian riêng của toàn đề án
Sớm phát biện các lỗi
e Tự động chỉ ra những vị trí phát hiện lỗi
« _ Việc phân loại các nguyên tắc làm cho việc sửa chữa các lỗi thiết kế điện đễ dang hơn
©_ Xác định các nguyên tắc riêng cho bat kỳ phương pháp thiết kế nào
Lớp phần mềm Composer IC Design có những tính năng mạnh và linh hoạt đê xây dựng
và điều chỉnh đải rộng các đề mạch Từ việc xác định kiến trúc tới thể hiện cấu trúc chi tiết Kể cả những nhà thiết kế mới bắt đầu cũng như các nhà thiết kế đã có nhiều kinh
nghiệm đều có thể tim thay nhiều ứng dụng hữu ích trong việc sử dụng Composer để xây
dựng các mô tả trình tự cụ thể bằng ngôn ngit VHDL® va Verilog®HDL Composer theo
dõi sát từng bước thiết kế trong khi cung cấp cả một bộ khối lượng lớn các giải pháp tự
động hoá, thêm vào đó còn đưa bổ sung thêm việc thiết kế analog, kỹ thuật số — analog
14
Trang 15Sử dụng các block HDL làm cho việc thiết kế thành hiện thực
Việc xây dựng các mạch hiện đại có chứa hàng nhiều triệu transitor đôi lúc tỏ ra không
thể thực hiện được khi làm việc ở mức ống điôt Vì vậy, các nhà thiết kế rất cần sự linh
hoạt sử dụng các phép biểu diễn và công nghệ đa dạng có khả năng giảm chu kỳ thiết kế xuống nhiều lần Trong Composer các nhà thiết kế có thể bắt đầu từ các sơ đồ khối hoặc
các mô tả HDL mức độ cao, kiểm tra tính đúng đắn của dự án, và chỉ sau đó mới chọn sơ
đồ mạch sử dụng cho trường hợp cụ thể Trong quá trình phát triển đề án các nhà thiết kế
tự trộn lẫn HDL và các mô tả cầu trúc Mô tả nhờ HDL giữ lại các tài nguyên khi xây
dựng và chuyển đời dự án sang các công nghệ silic khác Các phương tiện kiểm tra mô tả
HDL được ghép vào đơn giản hoá và dễ dàng hơn một cách đáng kể việc phát động về
điện của mô tả cụ thé
Thiết kế thực tế trong nhóm
Việc tăng kích cỡ và độ phức tạp của các bản thiết kế hiện đại cần phải huy động cả nhóm các nhà thiết kế làm việc Composer giới thiệu phần mềm để điều khiển các bản
thiết kế phức tạp Team Design Manger?M, phần mềm này tự động chọn phiên bản kết
thúc và trình bày các khối của thiết kế, lưu giữ các phiên bản trước đó để phân tích thử
hoặc để khôi phục (Các lớp khác buộc các nhà thiết kế phải quy nhóm những phiên bản
đã hiệu chỉnh bằng tay) Vì Composer chỉ cho phép các thành viên của đội tiếp cận với cơ
sở thiết kế đữ liệu, nên các nhà thiết kế có thể cùng nhau chia sẻ và làm việc hiệu quả với
Tổ hợp phương tiện tổng hợp logic và thử nghiệm cho phép tối ưu hoá bản thiết kế
mà không phải rời bỏ lớp Composer Cađence đưa ra một bộ công cụ tận dụng tổng hợp thuộc họ Synergy Trong bộ này bao gồm tổng hợp các mạch ASIC và FPGA từ
15
Trang 16cdc mé ta Verilog va VHDL, tong hợp các thử nghiệm, tổng hợp trên cơ sở bố trí,
phối hợp các công nghệ tối ưu theo logic và thời gian Việc tối ưu hoá tác động
nhanh sẽ thoả mãn được các yêu cầu hiện đại của việc thiết kế siêu vi Một giao diện
được đưa ra đối với các phương tiện tổng hợp Synopsys Design Compiler và Test Compiler
e Simulation
M6 hinh hoa trong Composer hỗ trợ các mức mô tả khác nhau Mức độ trạng thái,
mức ghi truyền phát, mức transitor va diét Thông qua lớp Composer có thể tiếp cận tới các bộ tạo giả như Leapfrog VHDL™, Verilog-XL™ va Spectre™,
« Timing Analysis
Hệ thống phân tích tổ hợp thống kê thời gian PearlTM cho phép đồng nhất các đường
tới hạn và đường đặc trưng năng suất dự án Những hạn chế được xác định nhờ kết
quả phân tích, được sử dụng khi thiết kế topology
e Delay Calculation
Máy tính độ trễ độc đáo Central Delay Calculator tiếp cận được tất cả các phần mềm
lộ trình thiết kế Máy tính có thể được điều chỉnh để tính các đặc tuyến thời gian theo
bất kỳ công thức nào
e Floorplanning
Nha quy hoach topology Preview™, déng hanh véi cdc han chế thời gian, giúp đoán
trước và điều khiển các kết quả thiết kế topology
« Testability
Tổng hợp các test, phát động các vectơ test và mô hình hoá các hỏng hóc cho phép dễ
dàng tích hợp tính thử nghiệm vào thiết kế Việc thiết kế như vậy cùng với việc thử nghiệm song song đảm bảo việc khử tối đa các lỗi mà không ảnh hưởng nhiều tới
kích cỡ và thao tác nhanh của thiết kê như các phương pháp truyền thống design-for-
test (DFT)
16
Trang 17e Pace and Route
Hệ thống bố trí và vạch tuyến cho các công nghệ bán đặt hàng và đặt hàng với ba và
nhiều lớp cũng cung cấp các công nghệ hoàn háo như bố trí, các trễ thời gian đi kèm
và tổng hợp cây tần số Đó là những sản phẩm như Cell Ensemble®, Cell3
Ensemble®, Gate Ensemble™ and Block Ensemble™
© Physical verification
Trong việc hoàn thành lộ trình thiét ké DRACULA® va DIVA® dua ra tiéu chudn
kiểm nghiệm topology, đã được kiểm chứng trong các thiết kế phức tạp nhất
VAMPIRE®-mới được đề xuất là công nghệ tự điều chỉnh để kiểm nghiệm trật tự tự
động
e Cooperation with Leading ASIC Vendors
Thông qua bộ công cụ ASIC Design Kit Compose có thể thích ứng được với công nghệ của nhà sản xuất IC Bộ công cụ này bao gồm các thư viện và các biểu tượng
của các phần tử đối với lộ trình và công nghệ của nhà sản xuất và được tạo ra trong
sự hợp tác chặt chế với họ
17
Trang 18II ĐỊNH HƯỚNG SẢN PHẨM, LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ CỦA CAC TRUNG TAM THIET KE CHIP TRONG KHU VUC
2.1 Định hướng sản phẩm của các trung tâm thiết kế CHIP trong khu vực
Công nghệ sử dụng cho các sản phẩm linh kiện được lựa chọn của các Trung tâm Thiết
kế CHIP trong khu vực có thể chia ra một vài nhóm chính như sau:
CMOS (Con.plementary Metal-Oxide-Semiconductor — Transitor ôxit kim loại bù): là quá trình công nghệ mà phần tử cơ sở (phần tử gốc) của nó bao gồm N kênh transitor và
P kênh transitor MOSFET Có thể cấy thêm các tụ điện, điện trở, điôt trên các lớp kết
cấu Cũng có thé tạo thêm transitor lưỡng cực, loại NPN đổi với lớp đệm điện dẫn N,
hoặc PNP với lớp đệm điện dẫn P Qua trình công nghệ CMOS lại được chia thành loại
điện áp thấp và điện áp cao Trong quá trình điện áp thấp, thường chỉ có các transitor điện
áp thấp kênh N và P được thực hiện Trong quá trình điện áp cao các transitor điện áp cao bên cạnh các transitor điện áp thấp, các transitor thuộc đủ các loại kết cầu với điện áp
công tác từ 15V đến 800V cũng được thực hiện
BJT (Bipolar Junction Transistor ~ Transitor chuyển tiếp Bipolar): là quá trình công nghệ
mà phần tử cơ sở của quá trình công nghệ này bao gồm các transitor lưỡng cực NPN và
PNP Trên các lớp kết cấu có thể cấy bổ xung thêm các điôt, điện trở và tụ điện Quá trình công nghệ Bipolar được chia thành loại điện áp thấp với điện áp nguồn cung cấp tới
15V và điện áp cao với điện áp nguồn tới 100V
BiCMOS (Bipolar Complementary Metal-Oxide-Semiconductor — Transitor ôxit kim loại bù bipolar): là quá trình công nghệ mà phân tử cơ sở của quá trình công nghệ này bao gồm các N và P kênh của transitor MOSEET (Metal- Oxide Semiconductor Eield-
Effect Transistor — Transitor hiéu img trường kim loại ôxit bán dẫn) và các transitor
bipolar NPN va PNP Cac diét, dién tré va tu điện được cấy thêm trên các lớp kết cầu
BCDMOS (Bipolar Complemantary Double-diffused Oxide Semiconductor — Transitor
ôxit kim loại bù khuyếch tán kép bipolar): la quá trình công nghệ mà phần tử cơ sở của
quá trình công nghệ này bao gồm các N và P kênh của transitor MOSEET, transitor DMOS (Double-Diffused Oxide Semiconductor — Transitor 6xit kim loại bù khuyếch tán
18
Trang 19kép) và các transitor bipolar NPN va PNP Céc diét, điện trở và tu điện được cấy thêm lên các lớp kết cấu Các quá trình công nghệ BCDMOS được chia ra: loại điện áp thấp
với điện áp đánh xuyên của các transitor DMOS tới 30V, loại điện áp trung với điện áp đánh xuyên của các transitor DMOS tới 100V và loại điện áp cao với điện áp đánh xuyên
của các transitor DMOS tới 1200V
Trên cơ sở ứng dụng thì các quá trình công nghệ có thể chia thành một số nhóm
chính như sau:
Mạch IC số — là các bộ vi xử lý, các bộ vi kiểm tra, IC số — tương tự, ÍC tương tự 36, các
mạch IC logic v.v., nhìn chung chúng được thực hiện với quá trình công nghệ CMOS,
Mạch IC tương tự — gồm các bộ khuyếch đại, bộ ôn định điện áp, bộ điều chỉnh điện áp
được thực hiện với công nghệ bipolar
Các bộ đối dién 4p DC/DC va AC/DC, các mach IC có điện áp công tác lớn tới 1200V
hoặc với dòng điện lớn tới 100A thường được thực hiện với quá trình công nghệ BCDMOS
Công nghệ BiCMOS chủ yếu được sử dụng cho các IC có chức năng phức tạp, gồm tập
hợp các block khác nhau được nếi trong một tinh thể, thi du: transitor nắn dong don tinh
thé
Các mạch IC có chức năng phức tạp kiéu hé théng trong tinh thé (SoC — System-on-
Chip) được thiết kế bởi quá trình CMOS với khối tạo thành EEPROM (Electricaly
Erasable Programmable Read-Only Memory)
2.2 Những nhà cung cấp dịch vụ — Foundry tiềm năng:
Việc cung cấp dịch vụ Foundry về chế tạo san xuat IC là một loại kinh doanh rất phô biến
Những nhà cung cấp nỗi tiếng các dịch vụ này là một số công ty như sau:
- X-FAB (Duc)
- AMS (Ao)
- SMIC (Trung Quéc)
- Charted Semiconductor (Singapore)
~ NPO “Intergral” (Cộng hoà Belarusia)
19
Trang 20Voi cdc céng ty SMIC (Trung quéc) va Charted Semiconductor (Singapore) đã được trình bay trong báo cáo số , dưới đây chúng ta xem xét một số các công ty khác:
* X-FAB (Cộng hòa Liên Bang Đức)
http://www.xfab.com/
Đối lập với các xưởng ché tao khac, X-FAB cé ging danh dugc sw hai long hoan toàn của khách hàng bằng cách theo đuôi phương pháp tiếp cận kết hợp cả những kỹ năng chuyên
môn với dịch vụ hoàn hảo và sự hỗ trợ kỹ thuật bậc nhất Vì vậy, X-EAB cung cấp cho
khách hàng sự trợ giúp mở rộng linh hoạt qua vòng quay phát triển sản phẩm khép kín - từ
hỗ trợ về thiết kế đến hỗ trợ sản xuất thử và sản xuất sản phẩm
Hỗ trợ thiết kế:
Mục tiêu chính của dịch vụ hỗ trợ thiết kế X-FAB là thúc đây quyền lần đầu tiên cho
không chỉ những thiết kế số mà cả những thiết kế tín hiệu phức hợp tương tự Đề đạt được
mục tiêu này, X-FAB đưa ra cho khách hàng sự hỗ trợ về thiết kế đầy đủ cho những nên tự
động thiết kế điện tử (EDA), những mẫu cung cấp chính xác, dụng cụ thiết kế quá trình
(PDK), những thư viện số và các loại tương tự, một dịch vụ với đường dây nóng có một
không hai và sự hễ trợ thiết kế cho sản xuất (DEM) Trung tâm thông tin kỹ thuật (X-TIC)
với X-FAB được mở rộng đâm bảo cho sự tiếp cận nhanh chóng và hiệu quả đối với những thông tin online về kỹ thuật
Hỗ trợ sản phẩm nguyên mẫu:
X-FAB đưa ra hai sản phâm nguyên mẫu lựa chọn dành cho tất cả các công nghệ: địch vụ Wafer đa sản phẩm (MPW), trong đó nhiều công cụ được chế tạo song song trong một
Wafer và dịch vụ Mask đa cấp độ (MLM) với 4 cấp độ mask được lấy ra từ cùng một
reticle Cả hai sự lựa chọn này đều hiệu quả về mặt chỉ phí hơn so với một bộ mask đầy đủ Dich vu MLM tao ra ưu điểm bồ sung do tính năng động cao so với dịch vụ MPW được cổ
định ngày trước
Hỗ trợ sản xuất:
Nhằm tạo điều kiện cho việc quản lý hệ thống nhà cung cấp hiệu quả cho khách hàng, X-
FAB cung cấp một cách tiếp cận hiệu quả và nhanh chóng với một số lượng lớn những bản
báo cáo online và những thông tin cập nhật về tình hình sản xuất 24h/1 ngày, 7 ngày trong tuần Hệ thống báo cáo và theo doi online cho phép liên tục kiểm tra dữ liệu trong khi làm việc (WIP), những thông tin kiểm soát chương trình hoạt động hay quản lý phần mềm
* AMS ( Cộng hòa Áo)
http:// www.Austriamicrosystems.com/
Những hiểu biết cơ ban:
20
Trang 21Austriamicrosystems 1a hệ thống đi đầu trên toàn cầu trong thiết kế và sản xuất các mạch nổi có tính tích hợp cao (IC) Austriamicrosystems phát triển và sản xuất chất bán dẫn tiêu
chuẩn hàng đầu trong ngành, bao gồm ASIC (IC ứng dụng cụ thể) và sản phẩm giải pháp tích hợp cao theo chuẩn mực
Austriamicrosystems tập trung vào những lĩnh vực quản lý điện, những mặt phân giới với
các phần tử nhạy, audio có thể di động được, và tiếp cận thị trường xe hơi, thị trường
truyền thông, công nghiệp, y tế và xe cộ, được bổ sung bằng các hoạt động của nhà cung cấp dịch vụ hoàn hảo Austriamicrosystems kết hợp hơn 25 năm năng lực thiết kế với hệ
thống bí quyết kỹ thuật và các thiết bị sản xuất và kiểm tra, đưa ra các tiện ích của một nhà cung cấp dịch vụ hoàn hảo mang tính hội nhập theo chiều đọc
Austriamicrosystems đây mạnh những năng lực chuyên môn sâu rộng của mình nhằm mức tiêu thụ điện năng thấp và sự chính xác cao để cung cấp những sản phẩm hàng đâu trong truyền thông, công nghiệp, công nghệ y tế và thị trường động cơ trên toản cầu Austriamicrosystems mang lại năng lực với đẳng cấp quốc tế trong sản xuất các sản phẩm hữu dụng trong quản lý điện năng, nghe nhạc MP3, microphones MEMs, máy đo lượng đường glucozo trong máu, hệ thống an toàn cho động cơ như ESP, máy đo điện rắn, những
giao diện cảm ứng và một số ứng dụng khác Rất nhiều khách hàng của
Austriamicrosystems là những thương hiệu nổi tiếng, họ coi Austriamicrosystems là nguồn lựa chọn nhà cung cấp quan trọng
Công nghệ mang tính đột phá:
Austriamicrosystems cho ra những công nghệ xử ly tín hiệu phức hợp và những công nghệ
mang tính hội nhập cao như CMOS, HV-MOS, SiGe (sillicon germanium) và cài bộ nhớ Luôn mang tính nhảy vot, Austriamicrosystems la xưởng chế tạo duy nhất của châu Âu
được bình chọn trong Top ten toàn thế giới (nguồn: Những chiến lược Sillicon) Sự hợp tác chiến lược với Công ty sản xuất chất bán dẫn Đài Loan (TSMC), xưởng chế tạo lớn nhất thế giới đảm bảo cho sự tiếp cận quá trình đột phá cho cá hai bên đối tác
Những sản phẩm dẫn đầu:
Các IC của Austriamicrosystems được sử dụng trên toàn câu, trong hau như tất cả lĩnh vực
của cuộc sống: điện thoại di động, máy nghe nhạc MP3, máy thu GPS và một số các thiết
bị cằm tay, đồng hồ đo lượng đường, máy điều hoà nhịp tim, thiết bị chân đoán hình ảnh như máy scan CT và tỉa số X, thiết bị cố định không cần chìa khóa xe, hệ thống an toàn trong xe hơi và điện kế điện tử Đó mới chỉ là một số phương diện mà sản phẩm của
Austriamicrosystems có mặt trong cuộc sống hàng ngày
Tập trung nghiên cứu và phát triển:
21
Trang 22Austriamicrosystems có trên 25 năm kinh nghiệm trong phát triển các giải pháp phức hợp tương tự nhau và tiếp tục đầu tư đáng kế vào nghiên cứu và phát triển để đảm bảo có những sản phẩm mới hấp dẫn và công nghệ cutting edge cho khách hàng Trong cùng thời gian, Austriamicrosystems cung cấp công vào nội dia dé đàng tới kho tàng các kỹ năng
chuyên môn của Austriamicrosystems
Sự biện điện trên toàn câu:
Austriamicrosystems có hơn 1.000 nhân viên tại châu Âu, châu Mỹ, châu Phi và châu A Một đội hình đông đảo các kỹ sư và tiến sỹ thiết kế được tập trung vào mục tiêu luôn bảo đảm vị trí đẫn đầu trong phát triển quy trình và thiết kế sản phẩm tín hiệu phức hợp và các sản phẩm tương tự
Austriamicrosystems có thiết kế sản phẩm, sản xuất hoặc các địa điểm kinh doanh ở Áo,
Italy, Đức, Pháp, Phần Lan, Thuy Điển, Anh, Thuy Sỹ, Mỹ, Nam Mỹ, Nhật
Mạng lưới toàn cầu với các nhà phân phối hàng đầu của Austriamicrosystems bảo đảm một cổng vào chắc chắn cho một số lượng lớn khách hàng ở châu Âu, Mỹ và châu Á Thái Bình
Dương
Quản lý môi trường và chất lượng:
Austriamicrosystems cam kết đáp ứng những tiêu chuẩn chất lượng cao nhất và đã được
cấp chứng nhận theo tiêu chuẩn quản lý chất lượng toàn cầu mới nhất ISO/TS 16949:2002
và ISO/TS 13485:2003 cũng như những tiêu chuẩn quản lý chất hượng ISO 9001:2000, QS
9000, VDA 6.1 và chứng chỉ Q1 từ công ty Ford Motor Những chứng nhận này giúp Austriamicrosystems trở thành một trong những các nhà sản xuất chất bán dẫn đầu tiên
được chứng nhận cả hai tiêu chuân ISO 14000:1996 và EMAS (chế độ kiểm toán quản lý Eco số 761/2001)
Những thiết bị sân xuất:
Wafer trong sản xuất: đường dài 200mm
Tổng điện tích: 16.700m2
Kích cỡ phòng sạch: 6.600 mỸ
Hạng phòng: <1 (tiểu môi trường)
* BELMICROSYSTEM ( Cộng hòa Belarus )
BelMicroSystem ( BMS )- thành viên của tập đoàn Integral là xí nghiệp nghiên cứu khoa
học- sản xuất nhà nước chuyên thiết kế, chế tạo IC BMS là đơn vị thiết kế chủ chết cho
các nhà máy sản xuất IC thuộc tập đoàn Integral, hầu như toàn bộ công nghệ chế tạo các
22
Trang 23CHIP, các ống bán dẫn được sản xuất tại các nhà máy thuộc tổ hợp Integral 14 do BMS thiết kế
Với 550 nhân viên, trong đó hơn 290 kỹ sư thiết kế và công nghệ (12 TSKH và TS), BMS với một trung tâm thiết kế CHIP hiện đại, được trang bị các thiết bị mạnh của các hãng như Hewlet Packard và SUN (HPC200, B2000, C3600) cùng các phần mềm để thiết kế hệ
thông kỹ thuật của cdc hing Mentor Graphics, Cadence va thiét kế công nghệ của hãng
Silvaco hàng năm thiết kế từ 80 - 90 loại IC
Trung tâm phân tích của BMS được trang bị các phương tiện phân tích hiện đại của các
hãng nỗi tiếng Mỹ, Pháp, Anh, Nhật, CHLB Đức, Nga cho phép phân tích tính chất và định lượng các phần tử hợp thành cấu trúc hình thái và các đặc tính điện-hoá-vật lý của vật liệu
chất rắn và các sản phẩm vị điện tử
Do đó BelMicroSystems không những chỉ thiết kế, phân tích đánh giá sản phẩm của mình
mà còn làm các địch vụ khoa học kỹ thuật, thiết kế, phân tích các IC cho các khách hàng
Về mặt sản xuất có nhà xưởng với các phòng sạch và thiết bị để kéo tỉnh thê và đóng
vỏ.Việc nắm vững các quy trình công nghệ đựa trén co sé Bipolar, CMOS, DMOS,
BiCDMOS và công nghệ IGBT, cho phép BMS có khả năng thiết kế, sản xuất theo các hướng phát triển của công nghệ bán dẫn, vi điện tử hiện đại Đội ngũ nhân viên có tay nghề
cao nhiều năm kinh nghiệm chế tạo các vi mạch nhiều chủng loại công nghệ và sử dụng
các phần mềm thiết kế, kiểm tra phân tích tiên tiến, có thể thiết kế chế tạo các CHIP phức
tạp trong thời gian ngắn nhất
2.3 Kết quã khảo sát các Trung tâm thiết kế IC tại Trung Quốc năm 2007 (theo YorbeZhang.- Tổng biên tap EE Times-China)
2.3.1 Phương pháp luận
Vào tháng 3 năm 2007, EE Time-China đã thực hiện một cuộc khảo sát trực tuyến và qua
điện thoại trên toàn bộ 443 công ty của Trung Quốc có liên quan đến thiết kế IC
Mục tiêu của cuộc nghiên cứu: mô tả những hướng hoạt động kinh đoanh và mức độ phức tạp của những thiết kế đã sử dụng
Có tổng số 94 cuộc khảo sát được hoàn tắt, ví đụ tiêu biểu đạt 21%
2.3.2 Mô tả
53% thực biện thiết kế, phát triển, và chuyên môn hoá việc thiết kế trong đó:
- _ Thiết kế & phát triển: 40%
23