混合式集成电路模式下的数字化生产制造技术
宋继海
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宋继海,. 混合式集成电路模式下的数字化生产制造技术[J]. 电路系统研究,2024.10. DOI:10.12721/ccn.2024.157439.
摘要:
性能强、体积小是集成电路的主要特点和优势,使其在军事领域和民用领域都能够得到有效应用。当前集成电路被广泛应用于各行业的生产和制造中。此外,集成电路也正在逐渐朝着超导、生物芯片等多种新兴领域发展。由于这些新兴领域在发展过程中对集成电路制造的精度和准确性有较高要求,所以需要对混合式集成电路数字化生产制造工艺进行发展,从而使集成电路能够在多种领域中得到有效应用。因此,本文针对集成电路概述、特点、工艺设计和工艺优化等内容进行分析,同时也对数字化生产制造技术和发展前景进行探讨。
关键词: 混合式集成电路模式;数字化;生产制造技术
DOI:10.12721/ccn.2024.157439
基金资助:

目前我国经济和科技正在高速发展,更多先进技术被应用于集成电路制造当中,使集成电路制造逐渐实现数字化和自动化,对集成电路制造技术进行优化和突破,从而提高制造效率和制造水平,扩大集成电路的应用范围。而且混合式集成电路制造生产技术的应用,能够减少由于人工失误产生的影响,降低投入成本,提高经济效益。

一、集成电路制造概述

通常情况下,集成电路都是以芯片形式存在,通过设计、制造晶圆、测试、封装等多个环节能够完成芯片的制造。在集成电路行业实际发展过程中,所有流程和分工都较为详细,其中设计、掩模板加工、芯片制造、封装和测试等都有专门的企业,通过各企业之间的有效融合能够使集成电路数字化制造工作顺利开展和完成。

二、集成电路数字化制造特点

(一)生产流程串联化

在传统集成电路制造过程中,大部分生产流程和生产工序都是独立的,其中检测工作和参数控制工作就是通过人工来完成的。将数字化技术应用于集成电路制造中,能够使所有生产流程和生产工序得到有效串联,使所有内容都能够在较大的工艺平台中得到有效融合,使所有工序和流程之间都能够实现自动化对接。通过应用数字化技术,还能够对需要控制和检测的参数进行自动显示和自动记录,并将这些参数记录绘制成图表,便于工作人员查看。

(二)设计一体化

在传统集成电路制造过程中,设计工作是一项极其重要的环节,只有确定设计内容后才能够开展制造工作。而在当前集成电路数字化制造过程中,已经明确工艺能力和工艺参数,所以在设计过程中需要将工艺能力和工艺参数作为主要基础。在制造过程中通过大量实验和摸索,能够对工艺平台搭建的最佳工艺点进行明确,并做好规划工作。除此之外,所有与工艺平台能力相符合的设计都能够进行生产,使集成电路数字化设计逐渐朝着一体化方向发展。

(三)数据传递流畅化

将数字化技术应用于集成电路制造中,能够使数据实现无纸化传递。在传统生产制造过程中,主要通过纸质化方式对生产数据进行传递,通过人工方式将各个流程和数据记录到随工单上,并将其录入表格,然后随着生产和制造工作的进行,将其传送到下一个流程。目前我国数字化技术不断升级和完善,且在大数据背景下各企业质量管理模式和生产效率都得到优化,也提高对数据资源的重视,所以当前各企业管理模式和管理系统不再是单一的人事管理或物料管理,而是对大量资源进行有效整合,并开展资源的统筹管理工作。在此情况下,纸质化数据传递模式已经无法满足当前集成电路生产和制造需求,也无法适应当前数字化发展,所以需要对数据管理工作进行不断优化和完善。当前主要依赖相应软件系统,才能够实现无纸化数据传递,例如应用MES软件能够详细记录和追溯物料的实际应用情况,同时在这一软件中加入图纸、数据参数、工艺流程等多种内容,可以通过对随工单上的二维码进行扫描来查阅这些内容。而且在生产和制造过程中能够对数据进行自动记录,能够有效减少人工失误所造成的数据误差或数据丢失问题。

三、混合式集成电路工艺设计和优化

(一)工艺设计

工艺结构设计和工艺流程设计是集成电路工艺设计中的两个重要组成部分。在开展集成电路设计工作时,需要先详细分析电路单元的整体结构和功能,对电路单元的实际需求进行明确,同时还要详细分析和了解电路单元的功能实现方案,以此来对电路原理图进行初步设计。同时还要根据原理图的实际内容和所应用材料的需求,对电路板图进行绘制,将电路原理图和电路版图进行融合能够形成工艺结构设计。在开展集成电路工艺结构设计时,要详细分析工艺条件和施工方案,并根据工艺条件合理选择工艺流程,对工艺流程图进行绘制,以工艺参数为基础对加工方式进行选择,以此来形成工艺结构设计。在制造集成电路过程中,为了能够实现各种资源的合理利用和各环节的有效协调,就需要不断优化和完善各生产设备之间的配合工作。当前我国信息技术高速发展,可以将计算机技术应用于各生产设备的配合和协调工作中,能够使集成电路制造工作得到有效优化和完善。

(二)工艺优化

混合式集成电路数字化生产和制造的基础为制造工艺,制造工艺能够明确芯片的使用寿命和使用性能。在传统集成电路制造过程中,主要通过人工对参数进行记录和调节,不仅容易出现失误,还会造成大量的时间浪费。所以需要对集成电路制造工艺进行不断优化和完善。当前信息技术不断发展,逐渐出现数字化制造模式,而计算机辅助工艺设计技术作为数字化制造模式中的重要内容,将计算机辅助工艺设计技术应用于集成电路制造过程中,能够使工艺参数的记录和调节工作的准确性得到提高,也能够提高生产制造效率和经济效益。集成电路制造工艺主要分为干法和湿法。但是在集成电路实际制造过程中,两种方法都需要做好工艺参数调节工作、温度控制工作和气体控制工作。而温度控制参数主要包括压力和温度,将计算机辅助工艺应用,其中能够对参数进行优化和完善,从而提高集成电路的整体质量。

四、混合式集成电路模式下的数字化生产制造技术

(1)CAD技术。CAD技术不仅是集成电路生产制造的重要内容,同时也是数字化生产的基础。应用CAD技术最主要的作用是能够有效反映设计参数和工艺参数,为设计人员参数获取提供诸多便利,也使设计方案更加优化和完善。目前CAD技术已经被广泛应用于集成电路制造行业,且这一技术已经发展到第三代。第一代CAD技术的核心是手工绘图,第二代CAD技术的核心是电子表格,第三代CAD技术的核心是处理计算机图形。而以混合式集成电路制造为基础的CAD技术应该为第四代,这一代CAD技术的核心为计算机辅助设计。

(2)数字仿真技术。数字仿真技术在实际应用过程中,是以物理模型为基础,应用计算机模拟技术详细分析和计算物理模型,为混合式集成电路模式下的数字化生产制造工作提供有力支持和重要基础。

(3)数字控制技术。在相应物理条件制约下,对计算机控制技术进行应用能够将特定参数向电气动作和机械动作转化,使特定功能得以实现。等离子体工艺、电化学工艺、化学机械抛光工艺和关于离子刻蚀工艺等都是数字控制技术中的主要内容。

(4)数字化制造技术。在当前混合式集成电路制造过程中,对多种先进生产技术和设计技术进行应用,主要包括计算机控制技术、电子技术和检测技术等,通过这些技术能够有效控制和管理混合式集成电路的生产和制造过程,以此来保障集成电路的整体制造质量和效率。

五、发展前景

我国混合式集成电路数字化发展的主要方向为自动化制造技术、工艺设计和计算机辅助设计等内容的一体化和集成化。混合式集成电路的应用,能够有效降低生产成本,提高生产效率和生产质量,也能够使企业的综合实力和竞争力得到提升。当前集成电路产业竞争情况逐渐发展,已经从原本的企业竞争转变为产业链竞争。在当前全球一体化背景下,实现混合式集成电路数字化生产和制造,能够提高我国集成电路的竞争力,提高我国经济效益,促进国家发展。

结束语

总体而言,在相关政策的大力支持下,我国集成电路数字化生产和制造得到迅速发展,不断缩小我国集成电路水平与国际先进水平的差距。但是,目前国内集成电路生产和制造所应用的生产线仍然依赖于国外技术,这对我国集成电路领域的发展造成严重影响,想要提高自身的整体性能和工艺水平,需要将数字化技术应用其中,以此来构建完善的生产线,提高国内集成电路制造水平。

参考文献:
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[2] 于洪峰.数字化制造技术在汽车质量管理中的应用[J].汽车测试报告,2023(08):19-21.

[3] 孙辉.试析数字化制造技术在汽车设计制造中的有效应用[J].时代汽车,2018(10):112-113.

宋继海,198606,男,汉,甘肃靖远,中电商务(北京)有限公司,部门总经理,工程师,在职研究生,集成电路

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