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Mapper简介

Mapper打破传统电子束光刻的模式,将电子束直写的独特优势引入到常规半导体制造中。电子束系统具有高分辨率的特点和无需制造掩模的灵活性,一直受到实验室的喜爱与器重。然而,传统的单电子束曝光系统无法被推广到批量生产中:曝光一整片90nm节点工艺及以下的300mm晶圆大概需要几天的时间。Mapper通过部署多达65万个并行子束流,即使是在28nm节点工艺和较大图形密度的情况下,只需要几分钟时间就可完成整片晶圆曝光。

Mapper的FLX系列实现了对传统电子束光刻的革新:一方面,在研究器件特性、原型应用推广和进行特定的小规模制造时,FLX是一个很适合的曝光工具。另一方面,FLX也可应用于批量生产。定制的电子束-光学混合光刻系统现在就可以达到每月生产数千晶圆的能力。

Mapper应用

无掩模的高分辨率曝光技术引入到200mm和300mm生产线上,开启了器件制造的新时代。例如,可以在同一片晶圆上实现每一个芯片的差异化、制造晶圆大小的MEMS器件、为200mm生产线带来100nm以下的分辨率、在先进技术节点实现任意二维图形的曝光。

Chip view
Mapper Lithography chip icon

RF和5G

大多数混合信号器件都由200mm生产线制造的,然而,对于200mm生产线, 90nm以下的光刻设备既昂贵且不灵活,限制了诸如SiGe晶体管等关键双极性器件的开关速度。FLX系列设备把28nm节点成像技术带到了200mm生产线,在无需依靠复杂技巧的情况下,提高了RF和5G应用的fT和带宽。

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物联网安全

在这个与互联网日益相连的世界中,我们需要新的安全级别来保护我们的隐私和基础设施。为抵御越来越多的外部威胁,物联网中的连接设备必须得到保护。随着各种联网设备的普及,攻击者攻入这些系统的价值也在提升。每个芯片和每个晶圆的差异化提供了一种新型的基于硬件的保护方案。现在能够以可控的方式差异化各种微观功能,例如垂直互联,金属线和栅极。这将使得对单个器件的物理攻击对其它器件无效。

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光子器件

在光子器件中直角是很难完成的部分。而FLX可以在不违反设计规则的情况下实现任何图形:圆形、非正交图形、线条和曲线。它可以在很大区域内实现出任意间距、任意宽度和任意方向的图形。如有需要,所有上述图形都能够以最高分辨率和最佳CD均匀性实现在同一光刻层中。这些特点对于制备光子器件尤其是那些包含亚波长特征的器件是十分有利的。

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降低掩模成本

在300mm晶圆厂,绝大多数的集成电路设计需要少于1000片晶圆。在40 / 45nm及以下节点,迅速增加的掩模成本占了总预算的很大一部分。一套典型的掩模有40片,其中包含了4片先进的相移掩模(用于浸没式曝光),这些相移掩模就占了总掩模成本的三分之一。FLX系列和浸没式光刻相兼容但是不需要这类掩模。这是一个有效约成本的方法。

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通道存储器

一个复杂的逻辑集成电路设计通常包括一个用于处理芯片内部任务的微处理器单元。微处理器需要软件来运行。如果您不想要一个复杂的外部非易失性存储器,那么就可以选择嵌入式闪存或通道存储器。通道存储器的制备需要一个浸没式的掩模,而嵌入式闪存在先进节点中还未采用。因此,许多设计目前还局限在40/45nm节点。没有相应的掩模成本,Mapper提供了一种新型通道存储器制备方法,也无需担心将花费很大的代价去更新程序,这可以保证设计能够迁移到更高的节点。

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增加NVRAM容量

如果您需要在现有设计中提高局部区域的密度,您可以去找更高级的代工厂。但是您的设计可能并不全部需要40/45nm的整套工艺。毕竟全节点收缩意味着要使用新的材料层、不同的工艺层厚度和更复杂的设计规则。作为选择,您可以使用FLX系列设备,它可以在保持其它工艺流程不变的情况下提高分辨率。例如,在不使用铜互连技术的前提下增加130nm器件的 NVRAM容量,FLX系统无需复杂的OPC方案就可以实现这一目标,同时无需改变生产线并且门槛很低。

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防伪和追溯性

Mapper能够制造具有短距离RF功能的独特芯片,它可以作为有效的防伪安全标识。这些芯片不仅可以用于药品和酒水、香水、时尚包包这样的奢侈品,还可以嵌入日常生活用品,因为它的制造成本很低。

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长尾效应和工业4.0

许多代工厂犹豫是否要接受那些少于100个晶圆的订单。因为芯片的平均尺寸为10mm2,所以100片晶圆能够产出50万芯片。许多工业和消费产品并不需要那么多。与此同时,工业4.0设想尽快适应日益细分的市场。这就需要较短的设计周期和细化的产品系列。在先进的技术节点,高昂的启动成本已经使得芯片设计和制造南辕北辙。Mapper的电子束制造技术可以降低启动成本和缩短周期,尽快把工业4.0引入到半导体行业中。

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在先进技术节点减少层数

使用193 nm准分子激光作为光源的光刻机,其分辨率受限于瑞利极限(k1λ/ NA)。这种光刻技术要求集成电路设计趋于规则化和一维布局,否则就需要做图形拆分。低k1因子制造通常需要增加光刻层数,同时要求单元库及自定义单元的设计做出让步。电子束直写不受衍射限制的影响,能实现任意的二维图形,并且能与光学曝光相匹配。这为28nm及以下节点的复杂性和成本的降低开辟了新的方法,例如,在金属层中,一次曝光可以实现不同取向的图形,避免使用多次曝光。

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大视场应用

电子束图形是由计算机内存生成的而不是掩模产生的。这类图案不局限于物理领域的大小。使用简单的内存扩展,可以实现比26×33mm2更大的视场,而不需要做多次曝光来缝合图形。大视场图像传感器是典型的应用。根据应用程序的具体情况,即使是晶圆级设计也可以考虑,因为晶圆上的每个像素都是单独寻址的。

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RF和5G

大多数混合信号器件都由200mm生产线制造的,然而,对于200mm生产线, 90nm以下的光刻设备既昂贵且不灵活,限制了诸如SiGe晶体管等关键双极性器件的开关速度。FLX系列设备把28nm节点成像技术带到了200mm生产线,在无需依靠复杂技巧的情况下,提高了RF和5G应用的fT和带宽。

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增加NVRAM容量

如果您需要在现有设计中提高局部区域的密度,您可以去找更高级的代工厂。但是您的设计可能并不全部需要40/45nm的整套工艺。毕竟全节点收缩意味着要使用新的材料层、不同的工艺层厚度和更复杂的设计规则。作为选择,您可以使用FLX系列设备,它可以在保持其它工艺流程不变的情况下提高分辨率。例如,在不使用铜互连技术的前提下增加130nm器件的 NVRAM容量,FLX系统无需复杂的OPC方案就可以实现这一目标,同时无需改变生产线并且门槛很低。

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物联网安全

在这个与互联网日益相连的世界中,我们需要新的安全级别来保护我们的隐私和基础设施。为抵御越来越多的外部威胁,物联网中的连接设备必须得到保护。随着各种联网设备的普及,攻击者攻入这些系统的价值也在提升。每个芯片和每个晶圆的差异化提供了一种新型的基于硬件的保护方案。现在能够以可控的方式差异化各种微观功能,例如垂直互联,金属线和栅极。这将使得对单个器件的物理攻击对其它器件无效。

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防伪和追溯性

Mapper能够制造具有短距离RF功能的独特芯片,它可以作为有效的防伪安全标识。这些芯片不仅可以用于药品和酒水、香水、时尚包包这样的奢侈品,还可以嵌入日常生活用品,因为它的制造成本很低。

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光子器件

在光子器件中直角是很难完成的部分。而FLX可以在不违反设计规则的情况下实现任何图形:圆形、非正交图形、线条和曲线。它可以在很大区域内实现出任意间距、任意宽度和任意方向的图形。如有需要,所有上述图形都能够以最高分辨率和最佳CD均匀性实现在同一光刻层中。这些特点对于制备光子器件尤其是那些包含亚波长特征的器件是十分有利的。

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长尾效应和工业4.0

许多代工厂犹豫是否要接受那些少于100个晶圆的订单。因为芯片的平均尺寸为10mm2,所以100片晶圆能够产出50万芯片。许多工业和消费产品并不需要那么多。与此同时,工业4.0设想尽快适应日益细分的市场。这就需要较短的设计周期和细化的产品系列。在先进的技术节点,高昂的启动成本已经使得芯片设计和制造南辕北辙。Mapper的电子束制造技术可以降低启动成本和缩短周期,尽快把工业4.0引入到半导体行业中。

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降低掩模成本

在300mm晶圆厂,绝大多数的集成电路设计需要少于1000片晶圆。在40 / 45nm及以下节点,迅速增加的掩模成本占了总预算的很大一部分。一套典型的掩模有40片,其中包含了4片先进的相移掩模(用于浸没式曝光),这些相移掩模就占了总掩模成本的三分之一。FLX系列和浸没式光刻相兼容但是不需要这类掩模。这是一个直接的节约成本的方法。

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在先进技术节点减少层数

使用193 nm准分子激光作为光源的光刻机,其分辨率受限于瑞利极限(k1λ/ NA)。这种光刻技术要求集成电路设计趋于规则化和一维布局,否则就需要做图形拆分。低k1因子制造通常需要增加光刻层数,同时要求单元库及自定义单元的设计做出让步。电子束直写不受衍射限制的影响,能实现任意的二维图形,并且能与光学曝光相匹配。这为28nm及以下节点的复杂性和成本的降低开辟了新的方法,例如,在金属层中,一次曝光可以实现不同取向的图形,避免使用多次曝光。

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通道存储器

一个复杂的逻辑集成电路设计通常包括一个用于处理芯片内部任务的微处理器单元。微处理器需要软件来运行。如果您不想要一个复杂的外部非易失性存储器,那么就可以选择嵌入式闪存或通道存储器。通道存储器的制备需要一个浸没式的掩模,而嵌入式闪存在先进节点中还未采用。因此,许多设计目前还局限在40/45nm节点。没有相应的掩模成本,Mapper提供了一种新型通道存储器制备方法,也无需担心将花费很大的代价去更新程序,这可以保证设计能够迁移到更高的节点。

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大视场应用

电子束图形是由计算机内存生成的而不是掩模产生的。这类图案不局限于物理领域的大小。使用简单的内存扩展,可以实现比26×33mm2更大的视场,而不需要做多次曝光来缝合图形。大视场图像传感器是典型的应用。根据应用程序的具体情况,即使是晶圆级设计也可以考虑,因为晶圆上的每个像素都是单独寻址的。