马协力 黄翔宇 金焱骅 兰翔

（中国电子科技集团公司第五十五研究所 江苏省南京市 210016）

1 引言

芯片在现如今的社会发展中地位越发重要，从社会宏观领域上看芯片，它的构成给电子信息技术的发展带来了巨大的推动优势。芯片使用广泛，涉及层面宽广，在众多领域中都占据着重要地位，如互联网领域、现代电子设备领域、计算机领域、航空航天领域、国家新型开发领域等。同时，芯片在国民经济和国防科技建设等领域占着不可或缺的地位，是国家开发建设的先锋，当然，也是一个国家发展的基础。芯片的内部结构给电路元器件的功能运行提供了方便，半导体材料经过一系列设计和加工，在经过精密的计算和安装，从而研究发展出更具优势的芯片原件。芯片的制造流程不是简单的一步到位的单一生产模式，芯片的制造包含多个阶段和多步流程，同时，这些流程之间存在一定的时间和空间次序。在一片硅片上可以同时制作几十甚至上万个特定的芯片，而硅片通常称为衬底，硅片的直径一直在增大，从最初的不到1 英寸到现在常用的8 英寸，正在进行向12 英寸或300mm 的转变。一片硅片上芯片的数量取决于产品的类型和每个芯片的尺寸。芯片制作完整过程包括芯片设计、晶圆制造、封装、测试等几个环节，其中晶圆制造过程尤为复杂，一般包括：晶圆原材料制造、晶圆涂膜、光刻显影刻蚀、馋加杂质、晶圆测试、封装和测试包装等环节，而目前的芯片生产还存在一定的不足和缺陷，通常为了在生产过程中对芯片进行测试记录和质量追溯，需要对硅片上每一个芯片进行标定编号。

2 光刻版及光刻版数据处理

半导体制造过程中一般采用光刻机将光刻版上的图形投影到硅片上。光刻版是半导体生产中的关键工具，其质量直接决定了最终产品的成败。光刻版，有时也称为掩模版或者光罩，通常为高纯度石英或者苏打玻璃版，上面载有金属铬形成的半导体图形，所以要实现硅片上芯片的编号，可以选择在光刻版上生成编号，然后在半导体光刻工艺过程中再将编号投影到硅片上。

在半导体设计公司将设计图出带（Tapeout）后，就可以从版图得到光刻图形生产光刻版了。从设计公司出带的版图得到生产光刻版所需要的光刻图形的过程称为光刻版数据处理。对芯片进行编号通常会选择在数据处理环节，在光刻版图中的每个芯片中加入相应的编号内容，然后再将编号生产到光刻版上。目前光刻版数据处理常用的软件有Synopsys公司的CATS 软件和CADENCE 公司的Virtuoso 软件，但是这些软件仅具有基础的数据处理功能。而Tanner Research公司的L-edit 软件除了进行基本的版图编辑功能外，还提供了C 和C++的程序开发接口，开发效率较高，所以本文采用C++对L-edit 软件进行二次开发，实现光刻版图的快速处理。

3 DIE的自动编号技术

要实现对硅片上每个芯片按照顺序进行编号，如图1 所示，外围的圆为硅片，矩形框为芯片，芯片按照硅片的范围进行排列，编号要求为从左上到右下按照顺序逐行逐列进行编号，如果采用数据处理软件对芯片图形手动逐个编号，工作量太大，难以实现，为了实现芯片的快速编号，在光刻版数据处理环节可以借助L-edit 软件二次开发的优势，开发出针对性的技术，实现芯片的自动快速编号，即芯片的自动编号技术。

图1： 芯片编号示意图

为了满足芯片在硅片上排布的多样化需求，可以根据晶圆上排列出的芯片的分布图确定编号次序，实现芯片的自动编号，同时为了应对数量未知的芯片和防止数量过多产生数据溢出，可以采用链表的数据结构来记录数据，这样可以应对数万个芯片编号的需求。用C++描述链表如下：

3.1 确定芯片中编号的位置和大小

对芯片进行编号首先要对芯片中编号的位置和大小进行约束和定义，而为了不影响芯片的最后性能，编号通常会放在芯片图形外的空白处。确定的方法为：

图2： 芯片的自动编号技术流程图

（1）首先在芯片版图中合适的空白处用L-edit 软件画出一个参考矩形框；

（2）读取矩形框的左下和右上的顶点坐标，将顶点坐标确定的高度来定义数字编号的比例大小，同时确定数字编号的中心位置坐标。用C++描述整个过程主要步骤如下：

3.2 获取芯片的数量并进行编号分配

按照上一步骤的方式，用L-edit 软件通过在芯片单元中任意一图层中画出参考矩形框，实现分布图中每个芯片中生成矩形框，并单独导出矩形框分布图，生成新的文件，然后重新导入分布图的文件，将分布图分解成Box 特征图形，通过程序获取数量，并根据芯片的总数，按照从上到下的顺序自动分配每一个Box 对应的编号，用C++描述整个过程主要步骤如下：

3.3 生成编号

根据分配的编号，调用数字生成函数在相应的的位置生成数字编号。用C++描述整个过程主要步骤如下：

数字字库中包含了“0-9”数字字符和“a-z”英文字母等字符的生成代码，数字“0”用C++描述整个过程主要步骤如下：

4 总结

针对目前芯片编号存在效率较低的问题，本文开发出针对性的自动编号技术，通过对数据处理软件-L-edit 进行功能拓展，在光刻版数据处理环节实现了芯片图形的快速编号，显著提高了编号效率，同时此技术还具有多项技术优势：

（1）支撑用于编号的芯片的数量大，可以应对数万个芯片的编号需求；

（2）自动化程度高，通过程序可以自动捕捉芯片的数量、坐标，且对其进行排序；

（3）适用于多种类型的芯片的排列方式，可以实现对不规则芯片排列的有序编号，例如圆形排布；

（4）可调的编号顺序，可以更改编号的顺序，默认顺序为从上往下、从左往右的编号递增；

（5）适用于多样化的编号要求，对芯片中编号的尺寸、位置和编号方式可以按照具体要求进行变化。

通过芯片自动编号技术在实际生产的应用实践，表明此技术不仅可以降低人工编号失误的风险，还可以大大降低编号的工作量，提高工作效率，具有较大的应用价值。同时通过对数据处理软件的二次开发证明了借助信息化技术对现有EDA 软件进行功能拓展，能够切实提高光刻版版图数据处理能力和提升处理效率，有助于半导体制造技术的进一步发展，因此光刻版数据处理EDA 软件将朝着更加自动化，智能化的方向发展。