Los acuerdos de fabricación de semiconductores de chips multiproyecto ( MPC ) y obleas multiproyecto ( MPW ) permiten a los clientes compartir los costos de fabricación de herramientas (como máscaras ) y obleas microelectrónicas entre varios diseños o proyectos.
Con la disposición MPC, un chip es una combinación de varios diseños y este chip combinado luego se repite en toda la oblea durante la fabricación. La disposición MPC produce normalmente un número aproximadamente igual de diseños de chips por oblea.
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Con la disposición MPW, se agregan diferentes diseños de chips en una oblea, quizás con un número diferente de diseños/proyectos por oblea. Esto es posible gracias a novedosos sistemas de exposición y fabricación de máscaras en fotolitografía durante la fabricación de circuitos integrados. MPW se basa en los procedimientos MPC más antiguos y permite un soporte más eficaz para diferentes fases y necesidades de volúmenes de fabricación de diferentes diseños/proyectos. Los arreglos MPW respaldan la educación, la investigación de nuevas arquitecturas y estructuras de circuitos, la creación de prototipos e incluso la producción en pequeños volúmenes. [1] [2]
En todo el mundo, varias empresas, fundiciones de semiconductores e instituciones respaldadas por el gobierno ofrecen varios servicios MPW. Originalmente, se introdujeron acuerdos MPC y MPW para la educación e investigación sobre circuitos integrados (CI); Algunos servicios/pasarelas MPC/MPW están destinados únicamente para uso no comercial. Actualmente, los servicios MPC/MPW se utilizan eficazmente para la integración de sistemas en un chip . Seleccionar la plataforma de servicios adecuada en la fase de creación de prototipos garantiza un aumento gradual de la producción a través de los servicios MPW teniendo en cuenta las reglas del servicio seleccionado.
Los arreglos MPC/MPW también se han aplicado a sistemas microelectromecánicos (MEMS), [3] fotónica integrada [4] como la fabricación de fotónica de silicio , electrónica flexible, microfluidos e incluso chiplets . [5] [6]
Una mejora del MPW es la disposición de máscaras multicapa (MLM), en la que se cambia un número limitado de máscaras (por ejemplo, 4) durante la fabricación en la fase de exposición. El resto de mascarillas son iguales de chip a chip en toda la oblea. [7] El enfoque MLM es adecuado para varios casos específicos:
Normalmente, el enfoque MLM se utiliza para un lote de obleas (que consta de varias obleas según la línea de fabricación) y para un cliente. Al utilizar MLM, es posible obtener dispositivos más grandes (incluso hasta el tamaño de una oblea) o una mayor cantidad de matrices y obleas, por lo general en unos pocos lotes. MLM es una continuación fluida de los volúmenes de producción de MPW hacia arriba y, por lo tanto, esto puede respaldar también la producción en volumen de tamaño pequeño y mediano. No todas las fundiciones admiten acuerdos de MLM.
Debido a la complejidad de las tecnologías disponibles y la necesidad de ejecutar MPC/MPW sin problemas, seguir las reglas, la sincronización de los diseños y el uso de las herramientas de diseño sugeridas son fundamentales para aprovechar los beneficios de los servicios MPC/MPW. Sin embargo, cada proveedor de servicios tiene sus propios aspectos prácticos, incluidos datos de diseño, tamaños de matrices, reglas de diseño, modelos de dispositivos, herramientas de diseño utilizadas, bloques de IP listos disponibles y tiempos, etc.
Los tiempos de entrega y el costo de los servicios MPC y MPW dependen de la tecnología de fabricación y los diseños/prototipos generalmente están disponibles como matrices simples o como dispositivos empaquetados. Las entregas normalmente no se prueban, pero en la mayoría de los casos la calidad del proceso de fabricación está garantizada por los resultados de las mediciones de los monitores de control de procesos (PCM) o similares.
El enfoque MPC fue una de las primeras plataformas de servicios de hardware en la industria de semiconductores, y la disposición MPW, más flexible, continúa siendo parte de un modelo bien establecido de fabricación y fundición de microelectrónica que no se limita a la fabricación de circuitos integrados de silicio, sino que se está extendiendo a otras áreas de producción de semiconductores para la creación de prototipos rentables. , desarrollo e investigación.
Muchos acuerdos de MPC/MPW fueron las primeras actividades a nivel nacional, pero fueron actividades cooperativas internacionales y globales ampliadas basadas en tecnologías de fundición emergentes:
CMC Microsystems es una organización sin fines de lucro en Canadá que acelera la investigación y la innovación en tecnologías avanzadas. Fundada en 1984, CMC reduce las barreras para el diseño, la fabricación y la prueba de prototipos en microelectrónica, fotónica, cuántica, MEMS y embalaje. Las plataformas tecnológicas CMC, como la ESP (Plataforma de sensores electrónicos), impulsan proyectos de I+D, permitiendo a ingenieros y científicos lograr resultados antes y a un coste menor. Anualmente, más de 700 equipos de investigación de empresas y 100 instituciones académicas de todo el mundo acceden a los servicios de CMC y convierten más de 400 diseños en prototipos a través de su red global de fabricantes. Este apoyo permite que 400 colaboraciones industriales y 1000 HQP capacitados se unan a la industria cada año, y estas relaciones ayudan a traducir la investigación académica en resultados: publicaciones, patentes y comercialización.
Muse Semiconductor fue fundada en 2018 [8] por ex empleados de eSilicon . [9] [10] El nombre de la empresa "Muse" es un acrónimo informal de MPW University SErvice. [8] Muse se centra en satisfacer las necesidades de MPW de los investigadores de microelectrónica. [11] [12] Muse es compatible con todas las tecnologías TSMC y ofrece un servicio MPW con un área mínima de 1 mm^2 para algunas tecnologías. [13] [14] Muse es miembro del programa FinFET de la Universidad TSMC. [15] [16]
El primer servicio MPC conocido fue MOSIS (Metal Oxide Silicon Implementation Service), establecido por DARPA como una infraestructura técnica y humana para VLSI . MOSIS comenzó en 1981 después de que Lynn Conway organizara el primer curso de diseño de sistemas VLSI en el MIT en 1978 y el curso produjera una 'demostración de diseño de chips en múltiples universidades y proyectos' [17], entregando dispositivos a los participantes del curso en 1979. [18] [19] Los diseños para el MPC se recopilaron utilizando ARPANET . La formación técnica, además de la educación, era desarrollar e investigar de forma rentable nuevas arquitecturas informáticas sin limitaciones de componentes estándar. [20] MOSIS presta servicios principalmente a usuarios comerciales con acuerdos MPW. MOSIS ha finalizado su programa de apoyo a la universidad. [21] Con MOSIS, los diseños se envían para su fabricación utilizando reglas de diseño de disposición VLSI abiertas (es decir, no patentadas) o reglas patentadas del proveedor. Los diseños se agrupan en lotes comunes y pasan por el proceso de fabricación en las fundiciones. Los chips completos (empaquetados o desnudos) se devuelven a los clientes.
El primer servicio internacional MPC de circuitos integrados de silicio, NORCHIP, se estableció entre cuatro países nórdicos ( Dinamarca , Finlandia , Noruega y Suecia ) en 1981 y entregó los primeros chips en 1982. [22] Fue financiado por el Fondo Industrial Nórdico y organizaciones de financiación de I+D de cada país participante. Los objetivos eran la formación y mejorar la cooperación entre la investigación y la industria, específicamente en las áreas de procesamiento de señales analógicas y digitales y la integración de la gestión de energía. [23] Paralelamente al NORCHIP organizado por los mismos países nórdicos, estaba el programa nórdico de GaAs NOGAP 1986-1989, que produjo técnicas de modelado para dispositivos IC de GaAs y demostradores de MMIC digitales y de RF/analógicos de alta velocidad . De 1989 a 1995 universidades nórdicas, institutos de investigación y pequeñas empresas participaron en el EUROCHIP europeo y desde 1995 en adelante en EUROPRACTICE. [24] [25]
CMP, una empresa francesa que trabaja desde 1981, inició la operación MPC con la oferta NMOS, pero amplió la oferta a CMOS y varias otras tecnologías. [26] [27] CMP fue también la primera operación oficial pancontinental MPC/MPW que tiene vínculo con MOSIS entre otros acuerdos MPW a nivel mundial. Los servicios de CMP han incluido una variedad de tecnologías, incluidos módulos multichip (MCM) adecuados para el empaquetado de chiplets. [28]
Acuerdos similares que utilizan tecnología de circuitos integrados de silicio también fueron AusMPC en Australia a partir de 1981, el proyecto EIS (iniciado en el año 1983) [29] en Alemania y EUROEAST (1994-1997) que abarcó Rumania, Polonia, República Eslovaca, Hungría, República Checa, Bulgaria, Estonia, Ucrania, Rusia, Letonia, Lituania y Eslovenia. La actividad de BERCHIP MPC a partir de 1994 se organizó en América Latina. Desde 1994 se han lanzado numerosos servicios MPW en todo el mundo.
Efabless habilita una plataforma para IC/SoC diseñada utilizando únicamente herramientas de diseño de código abierto y modelos comunitarios. Inició sus operaciones en el año 2020 como una nueva empresa con acceso limitado a las tecnologías de fabricación de SkyWater Technology y que ofrece pocas ejecuciones anuales en sincronía con el año académico de la universidad de EE. UU. [30] Dentro de la financiación y las operaciones estabilizadas, la plataforma Efabless está dirigida globalmente, además de a las universidades, también a los institutos de investigación, a las pequeñas empresas posiblemente en fase de puesta en marcha y específicamente como un primer paso para convertir y probar la transición de FPGA a un circuito integrado.