１、问题的提出与方案
当前许多新的芯片开发面临着巨大的挑战，一方面是研究开发工程费用被控制得越来越紧；另一方面是流片的成本越来越高，如典型的掩模组的价格急剧上升，并且从目前的预测中看不到未来这一势头会放缓的任何希望。如芯片工艺从１３０纳米节点提高到90纳米节点是，一套掩膜组的总费用将从５０万至６０万美元上升到了１００万，而在６５纳米时则达到了１５０万美元；供应商Photronics公司预测在３２纳米节点时一套掩膜组的费用将达到３００万美元。因为Collett International Research最新的数据显示，需要二次流片的设计所占比例超过了６０％[2]，每个项目的最初预算需要覆盖至少一次再流片，这样财务上的挑战被这样一个事实加剧了。

这些天文数字使许多新产品设计在项目正式论证就要胎死腹中了，所以必须要找到一种能够把单个项目的设计流片成本降低的方法，而且还要适用于那些采用新技术和新工艺的项目。并且还有助于控制在流片后（post-silicon）发现缺陷时需要重新设计时的工作量。这就使多项目晶圆（MPW）技术再次使创新变得可行。


２、多项目晶圆简介及优势
多项目晶圆(MPW)是是指服务提供商先向主要的晶圆代工厂预定正常的晶圆流片，然后在其中他们把大量的采用同一工艺的设计项目组合拼接在一起，终端用户只须按照它的设计在晶圆上所占的面积支付费用，也不是把费用是平摊给每一个MPW用户的。既然每个MPW客户需要的片芯数量可能从４０到几千个不等，那么把光掩膜成本有可能降至单独进行每个项目时的几分之一的。
MPW带来的好处还有：

A、    因为MPW公司与晶圆代工厂建立了密切的合作关系，他们能够方便的完成设计团队和最终批量生产硅片的晶圆代工厂之间的至关重要的首次介绍导入程序。
B、    因为MPW公司已经预定了晶圆，因此他们通常能够更快的把硅片交到你的手里，这要比你自己到晶圆代工厂去排队快很多。
C、    正是因为与晶圆代工厂的密切关系，MPW公司也提供获得设计支持的基础设施包括工具、知识产权(IP)和设计规则校验（design rule check ，DRC）。
D、    因为MPW的片芯面积可大可小，这项技术可应用于从完整或部分电路的小批量的原型设计到大量的大规模集成电路样片，甚至是先期产品。

那么，当电路返回后如果没有设计缺陷，MPW提供进一步的便利，即返回的原型电路与即将商业化上市的芯片一模一样。它已经由一个根据合适的生产工艺选择的主要的晶圆代工厂制造出来，不需要作进一步的修改和更动。

3、第三方服务提供商和MPW
现在让我们看看第三方服务提供商是如何工作的，对这些可交付使用的项目作更深一点的探索。



这些服务是由晶圆代工厂与MPW提供商合作一起作出的。以MOSIS为例，他的合作伙伴包括了TSMC、IBM、AMI半导体和奥地利微电子（Austria Microsystems），适用的制造工艺从９０纳米到１.5微米，并且包括CMOS、BiCMOS 和SiGe。如图１所示。
一旦选定合适的制造工艺，MPW服务提供商就开始了在递交设计文件之前的下列步聚。它包括获得数字、模拟／混和信号的设计流量和完整的客制化电路，它们来自于EDA工具供应商如Cadence、明导科技和Tanner EDA;IP授权商如ARM；再加之来自代工厂自身的SPICE参数文档。

然而，一旦设计文件准备好之后，MPW服务的核心内容就显现出来了。通常情况下需要按照常用的格式提交布图数据，提交方式可以是在线或非在线（根据提交方式的不同以及是否需要DRC，受理的最后截止日期也不一样）。

在这一环节上，MPW服务提供商将对设计进行一次“项目检查”。它将检查设计语法和图层名字，计算芯片的大小（最小的内部联线盒），计算焊盘的大小，然后是核对项目的实际价值和申报价值是否一致。然而，虽然“项目检查”能够确定一项设计是否已做好充分准备可以进入制造环节，但是它不代表一次完整的DRC，MPW提供商有时会对已经确定交给某一代工厂进行制造的设计项目提供很多免费的正式DRCs，当然这需要符合一定的条件，如在截止日期之前按时提交布图数据等。

完成这一步之后，这项设计就会与其它的设计项目在一颗晶圆上进行排列，随后即被送往预定了晶圆的代工厂。对于那些不需要DRC或者其它预制造服务（pre-fabrication services）的设计，只要在MPW服务提供商设定的截止日期之前提交数据就可以了。

绝大部分的MPW服务提供商都提供很多种封装方案可供选择，这项作业是通过经过认证的包装和测试服务供应商组成的合作伙伴网络完成的。在某些情况下，客户可能需要尚未包装的芯片；另一些情况则不然，MPW服务提供商可以完成从焊盘到管脚（pad-to-pin）的任务。最后，则由客户确认是否需要封装以及如何封装等。

在整个项目进行当中，可以通过多种形式为客户提供充分的支持。用户在提交设计文件之后可以在线跟踪项目进展情况，并且在项目的任何阶段都可以与内部支持团队进行联系沟通。客户也有权使用基于网络的用户小组（user groups），在这里那些已经受益于MPW服务的公司将会与您分享他们的经验、技巧和故事。

实质上，这是在展示MPW如何工作。整个流程如图２所示，它显示了上述服务项目适用的环节。它是一个简单但灵活的流程，它强化了，并且使得你没有办法中断一颗芯片从布图到制造的过程。

4、结论
多项目晶圆让我们摆脱了当今半导体产业因一次性工程费用(NRE）不断上升所导致的诸多束缚，而自由地进行创新。这种技术服务走过了四分之一世纪的历史而未曾改变，这使它在当今的半导体商业中显得象母鸡的牙齿一样稀有而珍贵。在MOSIS三分之一的生意来自于各家独立器件制造商(IDMs),那些自身拥有晶圆加工厂的公司与其它公司一样面临着同样的财务上的挑战。MOSIS一半的生意来自于雇员在500人或以上的公司。一个确凿的事实是很多领导厂商已经在运用MPW取得竞争优势。如果这篇文章介绍的概念对你而言是首次接触，或者揭开了环绕在MPW上的神密面纱的话，我们希望我们已经给了你更多的工具去运用它。 


References
1. ‘Mask prices flatten but tool costs soar’, Mark LePedus, www.eetimes.com, March 15, 2006
2. Collett International Research, Inc. 2005 IC/ASIC Design Closure Study 

About the author:
作者简历
Wes Hansford, MOSIS Deputy Director, has 25 years experience working in the semiconductor industry in technical and management roles. He received a MSEE degree in 1985 from the University of Southern California and his BS degree in 1980 from California Polytechnic State University, San Luis Obispo.
Wes Hansford是MOSIS的资深总监，他在半导体行业技术和管理领域内拥有25年的丰富经验。在1985年，他获得了南加州大学的工程硕士学位；他于1980年获得加州Polytechnic State大学San Luis Obispo分校的学士学位。

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