Rincian Blog

Pembuatan semikonduktor modern dimulai dengan pertanyaan sederhana yang menipu: “Berapa banyak chip yang dapat diproduksi pada satu wafer?”

Sementara pendekatan yang paling sederhana adalah membagi area wafer dengan area chip, perhitungan menjadi lebih kompleks ketika faktor seperti geometri wafer, pengecualian tepi, kepadatan cacat,dan hasil dianggapUntuk wafer bernilai tinggi seperti silikon 300 mm atauWafer SiC, perkiraan jumlah chip yang akurat sangat penting untuk biaya, perencanaan produksi, dan pengoptimalan desain.

Artikel ini menjelaskan prinsip-prinsip di balik perhitungan chip wafer, menunjukkan rumus praktis, dan memperkenalkan model hasil akademik yang digunakan dalam industri semikonduktor.

1Mengapa Jumlah Chip Penting

Mengetahui jumlah chip per wafer membantu menentukan:

• Biaya manufaktur per die

• Kinerja produksi

• Pendapatan yang diharapkan per wafer

• Persyaratan kemasan dan pengujian

• Desain trade-off dalam ukuran chip dan tata letak

Untuk wafer canggih, perkiraan jumlah chip yang tepat secara langsung mempengaruhi profitabilitas dan keputusan teknik.

2Geometri di balik Chip Count

Wafer berbentuk melingkar, tetapi chip biasanya persegi atau persegi panjang. Karena persegi tidak dapat mengukir lingkaran dengan sempurna, chip parsial di dekat tepi dibuang.area wafer yang dapat digunakan selalu sedikit lebih kecil dari total area wafer.

Rumus pendekatan yang umum digunakan adalah:

N ≈ (π × D2) / (4 × A) - (π × D) / sqrt ((2 × A)

Di mana:

• N = perkiraan jumlah mati utuh

• D = diameter wafer

• A = area chip

Istilah pertama memperkirakan jumlah ideal mati mengabaikan tepi, dan istilah kedua mengoreksi kerugian tepi.

3. Eksklusi Edge

Produsen meninggalkan cincin di dekat tepi wafer yang tidak digunakan, yang dikenal sebagai pengecualian tepi, karena distorsi litografi, ketidakstabilan pola, atau cacat tepi kristal.

Nilai pengecualian tepi khas:

• Wafer Si 300 mm: 3-5 mm

• Wafer SiC: 5×10 mm

Diameter wafer efektif menjadi:

D_eff = D - 2 × E

Di mana E adalah pengecualian tepi.

4. Contoh Perhitungan: 300 mm Wafer dengan 15 mm Chips

Berikan:

• Diameter wafer: 300 mm

• Pengecualian tepi: 3 mm

• Ukuran chip: 15 mm × 15 mm

• Luas chip: A = 225 mm2

Langkah 1: Diameter efektif

D_eff = 300 - 2 × 3 = 294 mm

Langkah 2: Sambungkan ke formula

N ≈ (π × 2942) / (4 × 225) - (π × 294) / sqrt ((2 × 225)

Langkah 3: Menghitung nilai

• Istilah 1: (π × 2942) / 900 ≈ 301

• Istilah 2: (π × 294) / sqrt ((450) ≈ 27.5

N ≈ 301 - 27.5 ≈ 274 chip per wafer

5. Akuntansi Hasil

Bahkan jika sebuah wafer berisi 274 chip, tidak semua akan berfungsi dengan baik. Cacat seperti partikel, goresan mikro, atau ketidaksempurnaan kisi mengurangi hasil.

Model hasil memungkinkan insinyur untuk memperkirakan chip yang dapat digunakan per wafer.

6. Model Hasil Klasik

6.1 Model Poisson (Idealisasi)

Y = e^(-A × D0)

Di mana:

• Y = hasil

• A = luas chip dalam cm2

• D0 = kepadatan cacat (cacat per cm2)

Model ini mengasumsikan cacat independen acak dan memberikan batas bawah pada hasil.

6.2 Model Murphy (Lebih Realistis)

Y = ((1 - e^(-A × D0)) / (A × D0)) 2

Akun untuk kurang agresif clustering cacat.

6.3 Model Binomial Negatif (Standar Industri)

Y = (1 + (A × D0)/α) ^(-α)

Di mana α mengukur defek pengelompokan.

7Mengikuti Contoh Kita

Misalkan:

• A = 0,225 cm2

• D0 = 0,003 cacat/cm2

Model Poisson:

Y ≈ e^(-0.225 × 0.003) ≈ 0.9993

Untuk hasil realistis 98%, chip yang dapat digunakan:

N_good ≈ 274 × 0,98 ≈ 268 chip

8. Faktor yang Memengaruhi Jumlah Chip Nyata

• Wafer busur, warp, atau variasi ketebalan

• Aturan tepi litografi

• Titik panas cacat

• Pembatasan ukuran reticle

• Wafer multi proyek

• Rasio aspek mati

Fabs sering menghasilkan peta chip yang menunjukkan mati yang lulus atau gagal setelah pengujian.

9Chip kecil memiliki hasil yang lebih tinggi.

Hasilnya berkurang secara eksponensial dengan area chip.

• Chip yang lebih kecil → kemungkinan cacat yang lebih rendah → hasil yang lebih tinggi

• Perangkat daya yang lebih besar → hasil yang lebih rendah → biaya yang lebih tinggi

Pada bahan-bahan dengan band gap lebar seperti SiC, kepadatan cacat seringkali merupakan pendorong biaya utama.

10Kesimpulan

Menganggarkan berapa banyak chip yang cocok pada wafer menggabungkan geometri, ilmu material, dan teori probabilitas.

Faktor utama:

• Diameter wafer dan pengecualian tepi

• Area dan tata letak chip

• Kekakuan cacat dan pengelompokan

Memahami prinsip-prinsip ini memungkinkan insinyur dan pembeli untuk memprediksi kinerja wafer, memperkirakan biaya, dan mengoptimalkan desain.Jumlah chip yang akurat dan prediksi hasil menjadi lebih penting.