通常,在晶片内芯片布局设计中总是要想办法使每片晶片内含有最大的芯片数,从而具有最高的芯片生产率。然而芯片生产输出产量还会受到很多其它因素的影响,特别是会受到分步重复曝光机的曝光时间和在探针台上的测试的次数的影响。这就意味着这种晶片内芯片的某种布局策略不一定会得到最高的成品率。WaferYield Inc.公司总结了16家集成电路制造企业的生产情况,经研究发明出了一种较好的晶片内芯片布局方法,它能提高芯片成品率从而提高产量输出。用这种方法可以使芯片成品率提高6%。
WaferYield公司总裁兼CEO的 Ron Sigura说：“我们发现,在一片晶片上用两种不同的芯片布局方法可以设计得到相同的芯片数目,但分步重复曝光机的产量输出的差别可以高达18%。”他解释说,平均而言分步重复曝光或扫描曝光机设备平均7%的产能是用于生产位于晶片边缘处占芯片总数1%的芯片,而这些芯片的成品率很小。他们公司的WAMA (Wafer Mapping) 曝光场区/芯片区 布局系统能综合考虑成品率、曝光机和测试设备的生产效率、投资成本和回报等因素,对各项参数能进行整体的优化,最后得到最优的芯片布局结果。“这种平衡式的布局方法可能不会使每片晶片上的芯片数目达到最大化,但是它将使整体的成品率和生产效率达到最大化。”
这一研究方法显示,大约有一半的公司采用人工布局方法,而另一半的公司则使用内部软件来布局,使晶片上的芯片数最大化。在少数情况下,还会采用使Reticle内曝光场区总数最小化的排布策略。这种方法的出发点是假设所有Reticle曝光场区用到数目相同的掩摸版。然而,如WaferYield主席兼首席技术官Eitan Cadouri所说,今天,这种方法不再是正确的了,因为有些Reticle的曝光区域只包含CMP层（3到7层掩膜）,而其它Reticle区域则包含了一 套完整的掩膜版（16~30层掩膜）。CMP区所需要的曝光时间要比其他区域所需要的曝光时间少得多。此外,Cadouri还认为不是所有区域的曝光时间都是完全相同的。“在有些情况下要使用Blading技术,而Blading一个Reticle区域要比正常的区域花更长的时间。“我们对分步重复曝光时间的模拟结果显示,即使芯片数目完全一样,不同的布局方法其步进曝光所需要工艺时间也会有4~18%的差别。
在分步重复曝光机的曝光方面,他们对晶片边缘处一些芯片的曝光时间进行了重新评估,发现可以对提高部分生产效率起到一定的作用。例如,如果分步重复曝光机的曝光光场一次能曝光4个芯片的话,在晶片边缘处进行曝光时,套准过程可能会花费更长的时间,或许其中的一两个芯片对成品率毫无贡献,因为只有部分Reticle的图形在晶片内。
至于测试方面,通常都是用户先做好晶片内芯片的测量布局,然后生成相应的测试布局图。而WAMA软件却能把测试时的一些限制条件,在产生晶片测试布局图时就事先考虑进去。
或许这种布局策略最大的优点是不需要改变任何生产工艺。它支持所有芯片制造商所使用的分步重复曝光机和扫描曝光机,并能帮助工程师对设计、制造、封装和测试各个环节的操作。

WAMA测试界面（WaferYield)