Nykyaikaisten mikroprosessoreiden, kuten Intelin Skylake-sarjan, tuotanto alkaa suurista piikiekoista. Puolijohdevalmistajille, laitteistosuunnittelijoille ja alan analyytikoille on ratkaisevan tärkeää ymmärtää, kuinka monta sirua yhdeltä kiekolta voidaan tuottaa. Tässä artikkelissa tarkastelemme tekijöitä, jotka määräävät, kuinka monta Skylake-sirua voidaan tuottaa tavallisesta 300 mm:n (12 tuuman) kiekosta. piikiekko, alan parhaita käytäntöjä käyttäen.
1. Johdanto Skylake-arkkitehtuuriin
Skylake on Intelin kuudennen sukupolven Core-mikroarkkitehtuuri, joka esiteltiin vuonna 2015. Se on valmistettu 14 nm:n FinFET-tekniikalla, ja se tukee useita ytimiä, Hyper-Threadingia ja integroitua grafiikkaa. Skylake-prosessori voi mallista riippuen olla kaksiytiminen mobiilisiru tai neli- tai kuusiytiminen työpöytäsuoritin, ja sen die-koko on tyypillisesti 122 mm²:n ja 151 mm²:n välillä.
Sirun koko on kriittinen, koska se vaikuttaa suoraan siihen, kuinka monta sirua yhdestä kiekosta voidaan valmistaa.
2. Kiekkojen tuoton ymmärtäminen
A 300mm piikiekko on nykyaikaisen puolijohdevalmistuksen vakiovaruste, joka tarjoaa suuren läpimenon ja alhaisemmat kustannukset sirua kohti. Sirujen kokonaismäärä kiekkoa kohti riippuu kuitenkin useista tekijöistä:
- Die-koko - Suuremmat kennot vievät enemmän kiekkopinta-alaa, mikä vähentää sirujen kokonaismäärää.
- Wafer Edge -häviöt - Kiekon pyöreän reunan lähellä olevat suuttimet ovat usein käyttökelvottomia.
- Vian tiheys - Kaikki muotit eivät ole toimivia valmistusvirheiden vuoksi.
- Prosessin monimutkaisuus - Monimutkaisemmat mallit voivat alentaa hieman tuottoa.
3. Sirujen määrän arviointi kiekkoa kohti
Voit arvioida sirujen määrän kiekkoa kohti seuraavasti:
- Lasketaan kiekon pinta-ala: 300 mm:n kiekon pinta-ala on noin 70,685 mm² (ympyrän pinta-alan kaavan mukaan: π × säde², kun säde on 150 mm).
- Reunahäviöiden huomioon ottaminen: Noin 10% kiekon pinta-alasta on tyypillisesti käyttökelvotonta lähellä reunoja. Käyttökelpoinen pinta-ala on tällöin noin 63,617 mm².
- Jaa kuutiokoolla: Kun kyseessä on vakiomallinen Skylake-pöytäkonesuoritin, jonka piirilevyn koko on 145 mm², jaa käyttökelpoinen kiekon pinta-ala piirilevyn koolla: 63 617 ÷ 145 ≈ 438 sirua.
- Valmistustuoton tekijä: Kun tyypillinen saanto on 85-90%, toiminnallisten sirujen määrä kiekkoa kohti on noin 1,5 %. 372-394.
Huomautus: Pienemmät Skylake-mobiililevyt voivat tuottaa yli 500 sirua kiekkoa kohti, kun taas suuremmat high-end-pöytäkone- tai palvelinlevyt voivat tuottaa alle 350 toiminnallista sirua.
4. Miksi tämä laskelma on tärkeä
- Kustannusanalyysi: Kiekkojen saanto vaikuttaa suoraan valmistuskustannuksiin sirua kohden. Korkeampi saanto alentaa kustannuksia ja lisää kannattavuutta.
- Toimitusketjun suunnittelu: Potentiaalisen tuotannon tunteminen auttaa valmistajia suunnittelemaan tuotantomääriä ja varastoja.
- Teknologian skaalaus: Kun puolijohteiden solmupisteet pienenevät (esimerkiksi 10 nm ja 7 nm), piirilevyjen koot pienenevät, mikä mahdollistaa suuremman määrän siruja kiekkoa kohti, mutta prosessin monimutkaisuus voi vaikuttaa tuottoihin.
5. Reaalimaailman näkökohtia
- Mallien välinen vaihtelu: Mobile Skylake -sirut ovat pienempiä ja tuottavat enemmän piirilevyjä kuin pöytä- tai palvelinversiot.
- Vialliset suuttimet: Jotkut muotit eivät läpäise laatutarkastuksia ja ovat käyttökelvottomia tai niitä myydään alemman tason tuotteina.
- Tulevaisuuden suuntaukset: Ala on siirtymässä kohti suuremmat kiekot (450 mm) ja kehittynyt pakkaaminen, mikä voi lisätä merkittävästi tuotantoa kiekkoa kohti.
6. Päätelmät
Skylake-sirujen määrän arvioiminen 300 mm:n kiekolla edellyttää geometriaa, saantotilastoja ja todellisen maailman vikojen analysointia. Tavallisilla työpöydän Skylake-piireillä (~145 mm²) yhdestä 300 mm:n kiekosta voidaan valmistaa noin 372-394 toimivaa sirua. Tämän mittarin ymmärtäminen on ratkaisevan tärkeää puolijohdeteollisuuden kustannusmallinnuksen, tuotannon suunnittelun ja ennustamisen kannalta.
Kiekkoteknologian ja litografian kehittymisen myötä tulevien prosessorisukupolvien tuotokset kasvavat ja valmistus tehostuu, mikä jatkaa tietojenkäsittelyn innovoinnin nopeaa vauhtia.