摩尔精英流片服务：服务芯创者的流片探索

在ICCAD 2020“FOUNDRY与工艺”技术分论坛上，摩尔精英流片服务总监王龙发表了“服务芯创者的流片探索”的演讲，分析了火爆的纯晶圆代工市场行情背后，众多芯片设计公司的“罗生门”，并通过四个典型的客户案例，分享了摩尔精英助力初创芯片企业流片成功的建议。以下根据现场演讲内容整理。

晶圆代工即流片，是芯片设计企业至关重要的一环，上乘芯片设计，下启封装测试，是芯片从无形的数据转换给物理实体的重要步骤，也是芯片企业研发成果的重要体现。

晶圆代工模式得益于1987年台积电的成立开启了晶圆代工时代，成就了晶圆代工+IC 设计模式，大大降低了芯片设计行业的准入门槛以及芯片产品试错的机会成本，推动芯片设计快速发展，吸引越来越多的厂商进入半导体行业，反过来进一步刺激晶圆代工的行业需求。

ICCAD 2020 魏少军教授的报告指出，2020年新增设计企业438家，设计公司已达2218家。芯片设计公司逐年增加。

上图可见，纯晶圆代工市场今年将逆势增长至达677亿美元，成长幅度创下近7年来新高。由于5G应用强劲需求，预估2021年纯晶圆代工市场规模可以再成长7％至726亿美元。而且纯晶圆代工市场年复合成长率优于同期的全球IC市场，2019～2024年的复合增长率预计达9.8％，同时期的全球IC市场CAGR约7.3％。

我们可以看到Q3的营收排名，前10大Foundry占据的市场份额超过9成。从2003年起台积电市场份额超过50%，毫无疑问是晶圆代工的龙头。

中芯国际发布了上调第三季度收入和毛利率指引的公告。公司将第三季度的收入环比增长由原先的1%至3%上调为15.3%，毛利率由原先的19%至21%上调为26.2%，TSMC UMC SMIC Q3出货量和产能利用率远超去年同期。

1）TSMC Q3出货324万张等效12寸晶圆，同比增长18.6%，环比8.5%；

2）UMC Q3出货225.4万等效8寸晶圆，同比增长24.8%，环比增长1.6%；

3）SMIC Q3出货144万张等效8寸晶圆，同比增长9.5%，环比增长3.4‰。

头部芯片企业具有雄厚的研发实力、资深的技术人员和供应商的强力支持，而处于腰部甚至腿部的中小企业往往缺乏相关经验，在专业度以及所获得资源远不如头部企业，这也间接加剧了初创公司的“马太效应”：初创公司在一开始就处于不利的地位。除了面对市场的挑战，还要面对供应链的激烈竞争。

① 工艺选型要结合目标市场策略，需要在性能、成本以及目标市场上达成平衡;

② 聚焦核心能力，将非核心的环节外部出去；

• 外包后端设计，降低前期NRE费用；

• 供应链外包，降低前期的供应商交易成本；

• 供应链运营外包，统一管理流片封装测试，中小公司前期无需招聘PE、TE等，降低前期运营成本。

③ 了解晶圆代工厂的申请流程

④ 积极调整备货的进度和比例

客户案例一

“客户团队具有10年以上的研发经验和量产经验。产品供货国内排名前三的白色家电企业，从2019年下半年开始8寸晶圆的产能全面爆满，体量较小的客户遭遇了产能有价无市的困境，同时面临终端需求激增，客户催货，如果断货三个月将面临着生存危机。

情况危急，希望找到性能优异并且可以获得产能的Fab来投放新的产品线。我们根据客户需求罗列了符合要求的工艺列表，根据选定的工艺，我们第一时间和合作伙伴进行沟通客户的目标市场和投片计划，同时我们也要求客户量产时提供rolling forecast供工厂参考以便确认是否有机会争取产能。

当得到积极答复后客户做出决定选择工艺，我们2天内帮助客户申请PDK等相关数据，并前往客户现场指导安装PDK，帮助客户IP选型和提供Porting建议，尽可能规避繁琐的步骤和不必要的麻烦。

在摩尔精英的协助下，客户从提出需求到第一个项目到进行Fullmask tapeout，累计耗时不到三个月。设计过程中，客户超过80%技术咨询均由摩尔精英FAE团队沟通反馈，关键问题摩尔精英团队也会组织三方电话会议及时沟通。

在商务端，由于客户的产品线较多、单个产品体量不大，而合作伙伴不允许客户自带mask，也给客户带来一定的成本压力。我们分析了客户的产品线和市场计划，建议客户打包多个产品线下单，最终帮助客户争取预期价格。

目前客户的第一款产品已经开始量产，近期也有三款新产品将陆续tapeout，预计在未来5个月内接连上量，明年5月单颗芯片爬坡到500pcs/月。实事求是地说，对晶圆厂来说，这样的投片量确实不大，但对于客户来说，他就重新有了回到赛道进行厮杀创造更大价值的机会。”

“客户产品供货给国内头部面板厂商，芯片为了国产替代，要在规定时间内完成替换任务；由于终端系统厂商的压力，客户要求在85天内完成KGD交付，希望有完整供应链能力的平台帮助他们统筹流片、封装及测试甚至物流，从各个环节压缩schedule以满足交期。

基于客户的需求，摩尔精英制定了完整的schedule来把控每个站点。

a.  流片前，通过现场、远程支持，介绍流片前准备工作，梳理未来可能会遇到的困难，规划每个时间节点的实施方案和偶发时间应对策略；

b.  流片时，细化到下PO日期、Mask制造日期、Mask物流时间、提前下线wafer，以便Mask到厂立即生产，跟踪制造进度等。与客户Daily report，因为客户对工厂流程不熟悉，我们也面对客户质疑：为什么我们感觉投片进度缓慢？我们将每个站点遇到的问题详细分析给客户、列出时间轴，获得客户认可，最终比预期的schedule提前4天Fab out；

c. 物流同样刻不容缓，确认物流航班的起飞降落时间，火速清关的同时，安排专人专车来接送晶圆，确保晶圆及时送达封装厂；

d. 时间紧迫超越预期，第一时间送到我们的快封厂，我们积极协调内部资源，工程师马不停蹄的赶任务，预期12天完成出货，最后用了8天时间完成封装；

e. 测试环节不断提升良率，从前期的硬件制作，L/B. P/C，到后边的调试，负责测试开发的工程师每天都和客户保持沟通，碰到问题及时解决，从最初良率91.45%，到最终良率到99.27%。”

“客户目前已经开始产能爬坡阶段，我们与客户分析制定2021年量产方案，提前下单至代工厂，确保满足终端客户需求。

 这是一个物端AI芯片项目，多核RISC-V架构，双核自研深度学习处理器NPU，采用SiP封装，集成DDR、USB等IP，搭载较先进工艺平台流片，后端封装要采用Flip Chip 封装步骤，这些项目特点对我们提出了较高挑战和服务品质要求。

基于客户提供的IP spec，我们帮助客人sourced到项目匹配的IP，并成功得到IP的授权。其中，三方IP这，我们在ECO次数、交付内容、付款milestone、尾款比例以及汇率约定等方案协调双方达成一致，帮助双方节约大量的沟通成本；

接下来我们同客户，Foundry 以及第三方IP vendor 积极协商IP merge schedule所需各项数据，保证IP merge 顺利进行；在IP merge 过程中，发现一个较棘手问题，既客人产品设计后段metal方案为9层Metal (7层Inner Metal + 2层Top Metal), 而Foundry 所提供IO library 最多为7 层 Metal option (6层Inner Metal + 1层Top Metal)，为尽快解决这个问题，我们一起与客户商讨并确定有效解决方案：保证IP Top metal不变，然后repeat 两次IP的Top metal作为M7和Top-1 metal（次顶层）的pattern，并在IP merge过程中正确解决了这个问题：

在Tapeout流程中，因项目layout数据中有一些block是直接porting过来，需要帮助客户参考相关的Design Rule校正layer mapping的正确性，保证了Porting项目流片工艺对标的正确。帮助客户及时发现并纠正在Tapeout form 表格填写中device 项，以确保正确的mask使用和成本控制。 

在JDV 数据check过程中，因客户对Foundry mask 逻辑运算公式不熟悉而不能正确判断JDV的正确性，我们协助客户理解并分析JDV pattern的具体结构。

这次AI 芯片项目顺利Tapeout,芯片顺利量产。”

“今年产能问题都是大家最关心的问题，尤其当我们的客户都处在爬坡阶段，每一个lot都是他们抢市场的lot，我们尽一切努力和准备尽可能完备的方案帮助客户争取产能和交期。

我们的1家客户供货给模组厂商，产品通过验证并进入量产阶段，在细分市场具有绝对优势。成功design win后，9月30号客户3个SOI产品第一批订单300pcs，如果第一批产品顺利出货，预计明年3月开始需求会稳定在600pcs/M 。我们分别在10月14号、10月20号获得50片和150片的产能，但是还有100pcs的需求迟迟得不到分配；根据客户的未来Forecast，我们建议客户提前再下300pcs wafer的PO，虽然不能保证争取到产能，但可以表明客户对市场前景的决心和态度，最终，再10月29号，我们拿到100pcs的产能。

然而一波不平又起一波，由于工厂loading太重，11月9号我们发现第一批300pcs的交期从12月中旬delay到明年1月上旬。而客户的库存只够撑到12月份，而一旦供不上货，模组厂商就会从备方调货，而调货已经发生过一次，如果再发生，对我们客户的信誉以及终端的合作意愿度会产生重大影响，我们紧急和客户讨论我们的下单方案，挑出priority最高、可以救急的两个lot,经过一系列的沟通，这两个lot的交期从1月8号提到12月14号，虽然与一开始的12月8号的交期有一周的差距，但可以让他们先缓过一口气。

总结：产能和交期固然重要，但是提前做好下单计划更重要，摩尔精英会根据客户的产能计划并结合foundry的实际loading程度，争取产能并实时跟踪制造进度，让客户放心。”

• 摩尔精英自建专业的流片技术支持服务团队，团队具有Foundry工艺背景和layout设计背景，平均从业经验20year+；
• 拥有标准技术服务流程，协助客户进行工艺和IP选型、Tapeout全流程指引客户，为合作Foundry提供长尾客户的高效支持管理；

• 数据安全：摩尔搭建了完善IT架构，打造数据安全体系：内外网隔离、客户专用FTP，摩尔FAE内网操作可记录、可追溯； 
• 量产安全：量产定单审批流程必须经过管理层审核，确保量产Foundry PO的wafer数量和客户的定单wafer数量一致；
• 信息化系统：自主开发OA系统，业务流程可跟踪、可追溯；WIP报告自动发送至客户指定邮箱，交期无忧。

为了帮助客户解决测试方案开发难，测试产能波动大的难题，我们拥有了自主可控的ATE设备，从测试设备源头上帮助客户提升测试产能的灵活度，同时降低测试成本。

摩尔精英一站式整合客户和供应商之间的实物流、信息流，项目进度、产能情况、交期、良率出货数量实时展示，协作信息透明化。

摩尔精英打造整合关键资源的一站式芯片研发、生产服务平台，降低交易成本，提升芯片研发效率、缩短研发周期、降低生产成本和风险，努力提升平台效率和协同，希望助力每一位中国芯创业者，早日实现“让中国没有难做的芯片”。