產(chǎn)品煥新 | EsseMDC：優(yōu)化驗證流程的制造端利器
在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，隨著工藝節(jié)點不斷演進(jìn)，設(shè)計復(fù)雜性和工藝挑戰(zhàn)呈指數(shù)級增長。傳統(tǒng)物理驗證工具在應(yīng)對先進(jìn)工藝的光學(xué)鄰近效應(yīng)、版圖一致性等問題時，往往面臨效率低、內(nèi)存占用高、規(guī)則覆蓋不全等瓶頸。而物理驗證作為芯片流片前必不可少的最后一道檢查工序，從設(shè)計到光罩的每個環(huán)節(jié)一旦出現(xiàn)驗證疏漏，都可能導(dǎo)致流片返工甚至巨額經(jīng)濟(jì)損失。
針對于此，國微芯自主研發(fā)的芯天成?制造端物理驗證工具—— EsseMDC持續(xù)更新升級，集成了自研高性能統(tǒng)一數(shù)據(jù)底座SMDB，更是搭載了強(qiáng)大的幾何圖形引擎和先進(jìn)的版圖集成工具。基于這些特性，該工具支持版圖規(guī)則檢查、高速精準(zhǔn)計算、版圖拆分、 豐富的基于規(guī)則（rule - based）的掩模版修正，芯片特征圖形尋址分析等功能。其主要應(yīng)用于芯片制造企業(yè)、光罩廠和測試機(jī)臺，能夠針對大規(guī)模芯片版圖數(shù)據(jù)開展工藝規(guī)則檢查、各類制造友好類優(yōu)化處理及掩膜規(guī)則檢查等工作。
一、痛點鎖定：設(shè)計到制造端結(jié)構(gòu)性挑戰(zhàn)
受限于設(shè)備壁壘、工具生態(tài)與技術(shù)迭代等多重因素，國內(nèi)設(shè)計到制造端環(huán)節(jié)正面臨一系列結(jié)構(gòu)性挑戰(zhàn)：
1、國產(chǎn)設(shè)備受限：高端設(shè)備發(fā)展受阻，關(guān)鍵設(shè)備采購困難，尤其光刻機(jī)EUV供應(yīng)完全中斷，短期難改善，嚴(yán)重制約國內(nèi)先進(jìn)工藝推進(jìn)。國產(chǎn)工藝需依賴多重曝光等復(fù)雜高成本技術(shù)應(yīng)對，既增加制造難度與成本，又對版圖處理提出更高要求。
2、物理驗證流程割裂：傳統(tǒng)模式下，版圖邏輯處理、工藝檢查、掩膜生成等關(guān)鍵環(huán)節(jié)工具分立，缺乏有效集成與協(xié)同。數(shù)據(jù)在工具間流轉(zhuǎn)需頻繁轉(zhuǎn)換格式和重復(fù)加載，既大幅降低效率，又增加數(shù)據(jù)出錯風(fēng)險，影響驗證準(zhǔn)確性與流片的成功率。
3、物理驗證效率瓶頸：超大規(guī)模芯片復(fù)雜度提升使版圖數(shù)據(jù)量爆發(fā)式增長，傳統(tǒng)版圖拆分工具難在規(guī)定時間內(nèi)高效完成拆分。同時，OPC校正、雙重曝光等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用使驗證規(guī)則劇增，傳統(tǒng)引擎解析效率低，導(dǎo)致驗證低效，難滿足現(xiàn)代制造對速度和準(zhǔn)確性的要求。
設(shè)備受限導(dǎo)致工藝難度陡增，流程割裂加劇了數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)風(fēng)險，效率瓶頸則直接拖慢了整體流片進(jìn)度。國內(nèi)設(shè)計到制造端的這三大結(jié)構(gòu)性挑戰(zhàn)相互交織，形成了難以突破的發(fā)展桎梏。
二、破局之道：技術(shù)?生態(tài)?效率三維破解制造端困局
（一）技術(shù)研新 —— 特色工藝適配與全流程協(xié)同
國微芯技術(shù)團(tuán)隊深耕國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)實際痛點，緊扣集成電路產(chǎn)業(yè)鏈最緊迫的現(xiàn)實需求，針對性構(gòu)建制造端全流程解決方案，形成三大核心突破方向：
1、國內(nèi)特色工藝場景覆蓋：聚焦國內(nèi)先進(jìn)工藝對替代技術(shù)的強(qiáng)依賴，深度適配多重曝光（DPT/TPT/QPT）、冗余金屬填充（Dummy Fill）、DFM偏置優(yōu)化（DFM Bias）等關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)，通過精準(zhǔn)的版圖拆分算法與工藝規(guī)則校驗機(jī)制，確保超大規(guī)模版圖與光罩?jǐn)?shù)據(jù)在復(fù)雜工藝下的合規(guī)性與兼容性。同時，整合版圖邏輯處理、圖形優(yōu)化及完整性檢查功能，實現(xiàn)對Foundry Layout與Post-OPC Layout驗證需求的無縫適配，為在國產(chǎn)設(shè)備受限情形下實現(xiàn)替代工藝的穩(wěn)定落地提供技術(shù)支撐。
2、全流程版圖協(xié)同處理：打破傳統(tǒng)驗證工具“碎片化”壁壘，構(gòu)建從設(shè)計到光罩?jǐn)?shù)據(jù)的全鏈路閉環(huán)處理體系。通過原始設(shè)計數(shù)據(jù)、邏輯運算、光罩?jǐn)?shù)據(jù)處理的深度集成，消除多工具切換導(dǎo)致的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換損耗與重復(fù)加載成本，實現(xiàn)“邏輯處理→規(guī)則校驗→圖形優(yōu)化”的層層遞進(jìn)式協(xié)同。同時，無縫對接OPC修正、圖形分割及光罩?jǐn)?shù)據(jù)生成等環(huán)節(jié)，滿足晶圓廠與光罩廠的跨場景協(xié)同驗證標(biāo)準(zhǔn)，從源頭保障設(shè)計到制造數(shù)據(jù)的“零偏差”傳遞，大幅降低工藝風(fēng)險與協(xié)同成本。
3、驗證環(huán)節(jié)效率提升：針對超大規(guī)模版圖處理的算力瓶頸，EsseMDC依托自研強(qiáng)大幾何圖形引擎與版圖集成工具EsseDBScope，采用高效I/O架構(gòu)與低內(nèi)存占用技術(shù)，顯著提升超大版圖加載速度與運算效率。通過優(yōu)化內(nèi)存調(diào)度機(jī)制與數(shù)據(jù)壓縮算法，解決傳統(tǒng)工具“加載慢、卡頓頻繁、運行崩潰”等問題，同時增強(qiáng)對爆炸式增長的工藝規(guī)則（如OPC校正、多重曝光相關(guān)規(guī)則）的解析能力，確保在有限時間內(nèi)完成高精度驗證與版圖拆分，突破算力桎梏。
（二）應(yīng)用場景：鞏固掩模制造規(guī)則檢查防線
掩模制造解決方案：用于芯片制造企業(yè)（Fab）、光罩廠（Mask shop）和測試機(jī)臺對大規(guī)模芯片版圖數(shù)據(jù)進(jìn)行的工藝規(guī)則檢查、各種制造友好類的優(yōu)化處理和掩膜規(guī)則檢查等。
（三）生態(tài)賦能—— 筑牢協(xié)同驗證基石
1、打通數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)壁壘：一站式掩膜全流程驗證服務(wù)，全環(huán)節(jié)無需數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換或工具切換，精度完全匹配工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；
2、高效協(xié)同計算：所有工具計算均支持分布式、云計算加速，單機(jī)運行支持220+ CPU核心協(xié)同計算，分布式運行支持2000+ CPU核心協(xié)同計算；
3、兼容適配現(xiàn)有體系：工具兼容LSF任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)，兼容Centos 7、Centos 6、Ubuntu 22.04、RedHat 7等操作系統(tǒng)，確保與現(xiàn)有環(huán)境無縫銜接。
三、協(xié)同謀新：推動制造端驗證效率進(jìn)階
國微芯-營銷中心總經(jīng)理 鄧金斌：“國微芯深耕半導(dǎo)體制造端物理驗證領(lǐng)域，EsseMDC工具的升級，正是我們與伙伴協(xié)同攻堅的成果。這款工具聚焦國產(chǎn)制造痛點，以全流程協(xié)同打破壁壘、用高效算力提升效能。未來，我們將持續(xù)融合產(chǎn)業(yè)鏈智慧，深化與芯片制造企業(yè)、光罩廠的技術(shù)協(xié)同，共筑半導(dǎo)體制造端自主可控的堅實防線。”
某大型機(jī)臺設(shè)備公司-軟件負(fù)責(zé)人：“EsseMDC強(qiáng)大的功能和高效的表現(xiàn)為我們提供了有力支持。該工具深度覆蓋了我們對復(fù)雜制造規(guī)則檢查的需求，支持包括間距檢查、面積檢查、金屬密度計算、SRAM區(qū)域提取、pattern識別等關(guān)鍵制造端檢查和計算規(guī)則。該工具的規(guī)則檢查功能非常全面且精準(zhǔn)，確保設(shè)計數(shù)據(jù)完全符合制造工藝要求。其高效的算法大大縮短了檢查時間，顯著提高了我們的工作效率。”
國微芯將以EsseMDC為核心支點，持續(xù)深耕半導(dǎo)體制造端物理驗證領(lǐng)域的技術(shù)突破，加速與晶圓廠、光罩廠、設(shè)計企業(yè)的深度聯(lián)合攻關(guān)，通過 “工具 - 工藝 - 產(chǎn)線” 的閉環(huán)驗證體系，把技術(shù)創(chuàng)新轉(zhuǎn)化為產(chǎn)線實際生產(chǎn)力，助力突破先進(jìn)工藝量產(chǎn)瓶頸。最終，以自主可控的EDA工具鏈為紐帶，推動國內(nèi)半導(dǎo)體制造環(huán)節(jié)形成 “設(shè)備受限下的軟件突圍” 路徑，為構(gòu)建安全可靠的產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)提供核心支撐。
