第203章 显微镜下的真相（1 / 2）



晚上八点，失效分析实验室。

这是海思最贵的实验室之一，设备都是从德国和日本进口的，一台聚焦离子束显微镜就值三百万美元。

平时这里管理严格，进出要穿防尘服，但今晚顾不上了。

陈永仁戴着白手套，小心翼翼地从托盘里取出一片晶圆。

这片晶圆已经经过初步处理，被切成一个个小方块，每个方块就是一个芯片。

在显微镜下，芯片表面布满了规则的阵列——那是几千万个晶体管。

“失效芯片是A3区域，坐标(152,78)，”吴瀚指着测试报告，“这个芯片的所有异步FIFO都失效了。”

黄文杰操作显微镜，镜头对准那个坐标。屏幕上显示出放大一千倍的图像：一排排整齐的存储单元，像微缩的城市。

“再放大，看栅氧区域。”

放大到一万倍。现在能看到晶体管的细节了：源极、漏极、栅极。栅极下面那层薄薄的二氧化硅，就是栅氧。

“看这里，”黄文杰移动镜头，“栅氧有击穿点。”

屏幕上，一个存储单元的栅氧上有个小黑点，周围有放射状的裂纹——典型的电击穿。

“测量击穿电压。”

数据出来：。而正常栅氧的击穿电压应该在5V以上。

“为什么会这么低？”张文龙问。

“两种可能，”黄文杰说，“一是工艺问题，栅氧厚度不均匀；二是设计问题，晶体管工作时承受了过大的电场强度。”

陈永仁调出这个存储单元的设计文件：“这个晶体管，我们在仿真时设定的最大电压是，实际工作电压也是。按道理，的击穿电压应该有足够余量。”

“但这是静态击穿电压，”黄文杰解释，“动态情况下，电压会有尖峰。特别是异步FIFO，读写切换瞬间，可能会产生电压过冲。”

“过冲能有多大？”

“取决于寄生电感和电容。如果布局不当，瞬间过冲可能达到静态电压的两倍，也就是。这就超过的击穿电压了。”

吴瀚脸色变了：“我在设计时，确实没考虑动态过冲。我以为的工作电压，用击穿电压的器件就够了。”

“这就是经验差距，”黄文杰叹口气，“在台积电，这种高速存储单元要用特殊器件，栅氧更厚，击穿电压更高，但速度会慢一些。”

“那为什么工艺文件里没注明？”

“工艺文件只给标准器件的参数，特殊器件要单独申请。你们没申请，默认用的就是标准器件。”

陈永仁明白了：设计团队太激进，用了高速架构，但没匹配高可靠性器件；工艺团队按标准流程提供器件，但没想到设计会这么激进。两边都没错，但合起来就错了。

“其他失效模式呢？”他问。

“PLL失锁，也是类似问题，”张文龙调出另一张图，“高温下，晶体管的阈值电压漂移，导致锁相环失锁。我们的温度补偿电路，补偿量不够。”

“ADC通道失配呢？”

“这个倒是纯设计问题，”李敏插话——她也来了，一直安静地听，“四个通道的版图，虽然努力做到等差数列，但寄生参数的不确定性太大。蒙特卡洛仿真时，我们假设工艺波动是高斯分布，但实际可能是长尾分布——小概率事件出现了。”

陈永仁把所有分析记在本子上。写完后，他合上本子，看着实验室里的五个人。

“所以总结起来：三个主要失效模式，一个是设计和工艺协同问题，一个是设计余量不足，一个是概率性事件。都有解决办法，但要改设计，要时间，要钱。”

“还要第二次流片的机会，”吴瀚苦笑，“公司还会给吗？”