Андрей С. Евдокимов ВРЕМЯ В ЧИПАХ

ВРЕМЯ В ЧИПАХ

 Аннотация. Чипостроение – это не софт: время производства диктует физика, а не количество денег или нанятых инженеров. Автор на примере условного микропроцессора честно проходит по всем неускоряемым этапам – от DRC и производства кристаллов до сборки и тестовых плат – и складывает идеальный сценарий: 7,5 месяцев до выхода на рынок. Вывод прост и неумолим: «девять матерей не родят ребёнка за месяц», а роудмапы, обещающие иное, написаны в параллельной вселенной.

Ключевые слова: микропроцессор, чипостроение, полупроводниковое производство, DRC, IP merge, MPW, packaging, bring-up, тестовые платы, сроки вывода на рынок

 Введение

Добрый день, дорогой читатель.

Эта статья, а скорее эссе, посвящена времени чипостроении. Если вам лень читать, то вот краткое содержание: «9 матерей не родят ребенка за месяц». Всё дальнейшее будет лишь раскрытием этой мудрости на примере нашей любимой отрасли. А для тех, кому не лень – продолжим.

Недавно у нас с около-полупроводниковыми коллегами состоялась дискуссия вокруг роудмапа одной компании, имеющей претензии на создание отечественных чипов. В том числе звучали такие фразы: «Да в такие сроки это сделать невозможно…», «Да может они нагнали 1000 инженеров и сделали?», «Да они заплатили и им всё сделали быстро…» и так далее. По результатам разговора возникла мысль, что отрасль-то наша вон каким вниманием пользуется, а как она на самом деле живёт – мало кто понимает. И хорошо бы раскрыть хотя бы эту часть – время в жизни чипостроителя. Или как родить ребенка за месяц.

Сразу ограничу область дискуссии: мы будем говорить исключительно о тех процессах, время которых определяется объективно и не зависит от внутренних процессов разработчика. В нашей условной задаче разработчик будет бесконечно эффективен и выполняет свою работу за эпсилон времени.

Что тогда нам остается? – Да всё просто: производство и все связанные с ним дела. Время производства объективно, связано с протеканием технологических процессов и почти не меняется в зависимости от количества приложенных денег и матерей.

Итак, вот исходные данные задачи: мы с вами разрабатываем некий микропроцессор, среднего размера (скажем, размер кристалла 300 мм2), по технологии fin-fet, с корпусом FCBGA, с тестированием только в корпусах.

 1.    Исходные данные и этапы вывода процессора на рынок

Вопрос: как быстро мы сможем выйти на рынок с таким процессором, при условии, что мы только что завершили все внутренние процедуры по разработке?

Какие же этапы нам еще осталось пройти:

  1. DRC и, возможно, IP merge – проверка правил проектирования и интеграция IP-блоков.
  2. Изготовление фотошаблонов + производство кристаллов (происходит параллельно).
  3. Packaging – сборка кристаллов на подложки.
  4. Bring-up & testing – запуск чипа и его тестирование.
  5. Изготовление тестовых плат и передача их клиентам – будем считать, что тут мы вышли на рынок.

 

 

 2.    Оценка длительности технологических этапов

А теперь коротко пройдемся по каждому из этапов и оценим его во времени:

  1. 1.    DRC + IP merge. Так как мы идеальный дизайн-центр, то конечно же наш дизайн соответствует всем правилам и требованиям. Осталось только потерпеть, чтобы фабрика сама в этом убедилась, а то она почему-то нам на слово не верит. Реальность, на которую стоит рассчитывать сегодня – 2–4 недели на этот этап.
  2. 2.    Далее мы уходим в производство. Тут всё просто и понятно, ждём минимум 4 месяца. Опять же при условии, что наш проект сразу встал в очередь на производство, всё заранее оплачено, документы подписаны и так далее. Пытливый читатель спросит, а что ж ты не используешь для тестовой партии MPW (multi-project wafer), это же вон как удобно? На что мы ему ответим, что:
  • это дорого (см. площадь кристалла);
  • MPW, как правило, запускаются по расписанию, нам надо ждать следующего запуска, возможно несколько месяцев, а мы очень спешим;
  • MPW даст нам 50–100 чипов от силы, чего не хватит для передачи клиентам и выхода на рынок;
  • сам срок производства MPW-пластин равен обычному производственному циклу, а значит, никакого выигрыша по времени он нам не даст.

 

 3.    Сборка. Тут всё достаточно просто, и займет это примерно 1 месяц. При условии, что подложки уже ждут кристаллов у сборщика, всё оплачено и согласовано, сборщик ставит наш проект на сборку без промедления. (У нас же всё идёт идеально, как мы договорились).

Здесь хотелось бы отметить, что производство подложек тоже процесс не быстрый и обычно занимает 3–4 месяца. То есть вы должны были спроектировать их заранее и запустить производство фактически вместе с кристаллами, только так можно обеспечить их наличие на сборщике к моменту появления кристаллов.

 

 4.    Bring-up. Тут всё обычно непросто и очень нервно. Но мы условились, что мы идеальны и поэтому у нас брингап займет всего лишь 1 месяц.

5.    Ну и давайте ещё 1 месяц возьмем на изготовление и проверку тестовых плат, так как всё у нас получилось с 1 раза снова. И вот мы уже передаем платы с нашим новым чипом клиенту.

Сколько же времени все это в сумме заняло? Считаем: 0,5 + 4 + 1 +1 + 1 = 7,5 месяцев. И это при условии, что прям всё вообще идёт идеально.

Можно ли тут хоть что-то ускорить? Нет, нельзя, мы и так посчитали идеальный сценарий. Можно ли затормозить? Несомненно, да, очень даже легко и просто. Мало того, в реальной жизни всё обязательно затормозится.

 

Заключение

Итого, что имеем с гуся. Полупроводники – это не софт. 9 матерей никак не родят ребенка за месяц. Вот прям совсем никак ни за какие деньги.

 

Быстрее 7–8 месяцев от старта производства никакие чипы ни к каким клиентам никогда в жизни не попадут. Все, кто говорят иное — или не понимают, или преднамеренно врут.

Ну а что касается роудмапа, послужившего искрой для дискуссии, приведшей к данной статье, то он явно разработан в параллельной вселенной, с отличными от нашей законами физики.

 DOI: http://dx.doi.org/10.26583/bit.2026.3.20

Андрей С. Евдокимов,

Генеральный директор АО «Байкал Электроникс»

Под редакцией д.т.н. Г.Ю. Хренова, технического директора АО «Байкал Электроникс»

 

Послесловие Никифорова А.Ю., главного редактора журнала «Безопасность информационных технологий»:

Прочитал это эссе Андрея Сергеевича Евдокимова под редакцией д.т.н. Григория Юрьевича Хренова в блоге «Байкал электроникс» на Хабре (https://habr.com/ru/companies/baikalelectron/articles/) и, с благодарностью и большим удовольствием, разумеется – с любезного разрешения автора перепечатываем и публикуем его в рубрике «События и мнения» – она именно для подобных авторских материалов и предназначена. В целом мы всегда готовы «подсветить» для читателей болевые точки по тематике нашего журнала! Приглашаю пытливых авторов и читателей оперативно информировать меня (aynik@spels.ru) о написанных или обнаруженных вами – уже опубликованных материалах, потенциально интересных для аудитории журнала – при взаимном согласии авторов и соблюдении всех прав готовы их публиковать. Welcome!