Wat is Foundry?

Bedrijf of bedrijfsmodel dat zich uitsluitend richt op de contractproductie van halfgeleiders die door andere bedrijven zijn ontworpen.

Japanse benaming: ファウンドリ

“Foundry” komt voor in 14 oefenvragen uit 5 onderwerpen, bijv. Halfgeleiderindustrie en markt, LSI-ontwerpflow en EDA, Opkomende geheugentechnologieën.

Vakgebied: Halfgeleiderindustrie en markt

Hoe het foundrymodel werkt

Een foundry produceert wafers op basis van circuitlayouts die door haar klanten worden aangeleverd; die klanten zijn eigenaar van de ontwerpen en verkopen de afgewerkte chips. De klant levert layoutdata aan, daaruit worden fotomaskers gemaakt, en de foundry voert de wafers door de front-end- en back-end-of-lineprocessen, meet teststructuren in een wafer acceptance test (WAT) om parameters zoals drempelspanning en vierkantsweerstand te bevestigen, en levert de wafers. Probetesten, zagen en packaging kunnen door de foundry worden gedaan of door een outsourced semiconductor assembly and test-bedrijf (OSAT). Een pure-play foundry verkoopt geen eigen chips en concurreert dus nooit met haar klanten.

De PDK: wat ontwerpers krijgen

Ontwerpers kunnen niet voor een proces ontwerpen zonder de regels ervan te kennen, daarom levert de foundry een process design kit (PDK). Die bevat de ontwerpregels, SPICE-modellen voor transistors en passieve componenten inclusief variatiemodellen, rule decks voor design rule checking (DRC) en layout versus schematic (LVS), gegevens voor parasitaire extractie en layouts van basiscomponenten. Standaardcelbibliotheken, geheugencompilers en interface-IP kunnen van de foundry of van derden komen. De PDK is het contract: van een ontwerp dat de controles doorstaat, wordt verwacht dat het maakbaar is en zich gedraagt zoals de modellen voorspellen.

Gedeelde kosten en MPW-shuttles

Een leading-edge fab kost zoveel dat weinig bedrijven er een met hun eigen producten kunnen vullen, en een foundry spreidt die kosten over veel klanten. Hetzelfde idee geldt voor prototyping. Een multi-project wafer (MPW), of shuttle, plaatst ontwerpen van meerdere klanten op één maskerset en één waferrun, zodat ze de masker- en proceskosten delen, die alleen al voor maskersets van geavanceerde nodes tientallen miljoenen dollars kunnen bedragen. Elke deelnemer ontvangt slechts een klein aantal chips, genoeg voor evaluatie maar niet voor productie, wat MPW's populair maakt bij universiteiten en startups.

Foundry, fabless, IDM en OSAT

Deze vier bedrijfsmodellen verdelen het werk in de industrie. Een fabless bedrijf ontwerpt en verkoopt chips, maar bezit geen fab en is afhankelijk van foundries. Een integrated device manufacturer (IDM) ontwerpt en produceert zijn eigen producten, en sommige IDM's bieden ook foundrydiensten aan. Een foundry produceert voor anderen, en een OSAT verzorgt packaging en test. Het pure-play foundrymodel ontstond in 1987, en tegenwoordig is de productie van leading-edge logica sterk geconcentreerd in Taiwan, en daarom beschouwen overheden elders foundrycapaciteit als een risico in de toeleveringsketen.

Nu oefenen: vragen over Foundry

Hoe heet de complete set ontwerpgegevens die een foundry aan ontwerpers levert, met ontwerpregels, componentmodellen en celbibliotheken?

  1. APDK (process design kit)
  2. BIP-core
  3. CHDL
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: A. PDK (process design kit)

Een PDK bevat de ontwerpregels van het proces, SPICE-modellen van onder meer transistors, regelbestanden voor DRC en LVS, gegevens voor de extractie van parasitaire elementen van de bedrading en layouts van basiscomponenten. Met een PDK kunnen ontwerpers schakelingen ontwerpen die bij die foundry kunnen worden geproduceerd. De bibliotheek van standaardcellen wordt soms los van de PDK geleverd. Een IP-core is een schakelingsblok en HDL een beschrijvingstaal.

Welke omschrijving van een „foundry” in de halfgeleiderindustrie is juist?

  1. AEen bedrijf dat zich specialiseert in de contractproductie van door andere bedrijven ontworpen halfgeleiders
  2. BEen bedrijf zonder fabriek dat zich richt op het ontwerpen en verkopen van halfgeleiders
  3. CEen bedrijf dat gespecialiseerd is in de verkoop van onderdelen voor halfgeleiderproductieapparatuur
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: A. Een bedrijf dat zich specialiseert in de contractproductie van door andere bedrijven ontworpen halfgeleiders

Een foundry is een bedrijf (of bedrijfsonderdeel) dat in opdracht wafers produceert op basis van circuitgegevens die door klanten zijn ontworpen. TSMC, opgericht in 1987, vestigde het model van de pure-play foundry. Omdat een geavanceerde fabriek met enorme investeringen door veel klanten kan worden gedeeld, is de taakverdeling met fabless-bedrijven breed ingeburgerd. Een bedrijf zonder fabriek dat zich op ontwerp en verkoop richt, is een fabless-bedrijf; een bedrijf dat onderdelen voor apparatuur verkoopt, is een toeleverancier van apparatuur.

Veelgestelde vragen

Wat is het verschil tussen een foundry en een fabless bedrijf?

Een fabless bedrijf ontwerpt en verkoopt chips zonder eigen productiefabrieken, terwijl een foundry fabs bezit en chips produceert die door andere bedrijven zijn ontworpen. De twee modellen zijn van elkaar afhankelijk.

Wat is een pure-play foundry?

Een pure-play foundry produceert alleen chips voor klanten en verkoopt geen eigen chipproducten. Zo concurreert ze niet met de bedrijven wier ontwerpen ze bouwt, wat helpt hun vertrouwen te winnen.

Wat levert een foundry aan chipontwerpers?

Vooral een process design kit (PDK) met ontwerpregels, devicemodellen, rule decks voor verificatie en layouts van basiscomponenten, vaak samen met celbibliotheken en IP. Ontwerpers gebruiken die om layouts te maken die de foundry kan produceren.

“Foundry” in de toelichting

Vragen met “Foundry” (14)

  1. Hoe heet de complete set ontwerpgegevens die een foundry aan ontwerpers levert, met ontwerpregels, componentmodellen en celbibliotheken?
  2. Welke omschrijving van een „foundry” in de halfgeleiderindustrie is juist?
  3. Hoe heet het systeem waarbij een foundry de ontwerpen van meerdere klanten op één wafer (één maskerset) combineert voor prototypeproductie?
  4. In welke regio is de contractproductie (foundry) van geavanceerde logische halfgeleiders bij uitstek geconcentreerd?
  5. Welke achtergrond van de brede taakverdeling tussen foundry en fabless is passend?
  6. Welk bedrijf met hoofdkantoor in Taiwan heeft het grootste marktaandeel ter wereld als foundry (contractproductie van halfgeleiders)?
  7. Hoe heet de ontwikkeling waarbij grote cloudaanbieders en dergelijke zelf halfgeleiders ontwerpen die zijn gespecialiseerd in onder meer AI-verwerking voor hun eigen datacenters en die laten produceren bij een foundry?
  8. Welke bedrijfsvorm met beperkte investeringen in fabrieken betreft een bedrijf dat een deel van zijn producten in eigen fabrieken maakt en geavanceerde producten en dergelijke door een foundry laat produceren?
  9. Welke reden waarom MRAM aandacht krijgt als embedded niet-vluchtig geheugen voor onder meer microcontrollers is juist?
  10. Hoe heet de inspectie waarbij aan een wafer na de front-end-processen onder meer de drempelspanning en de vierkantsweerstand van TEG's worden gemeten om te controleren of het proces volgens specificatie is verlopen?
  11. Welke combinatie van bedrijven heeft een groot aandeel in de wereldwijde markt voor EDA-tools?
  12. Welke omschrijving van een „fabless”-bedrijf is juist?
  13. Hoe heet een bedrijf met het bedrijfsmodel waarin ontwerpmiddelen (IP) zoals CPU's aan andere bedrijven in licentie worden gegeven en licentievergoedingen worden ontvangen?
  14. Hoe heet het procesgebied waarin geavanceerde packagingprocessen, die fijne bewerkingstechnieken in de buurt van front-end gebruiken zoals het vormen van TSV's en fijne herbedradingslagen, op de wafer worden uitgevoerd en dat tussen front-end en back-end ligt?

Verwante termen

Fabless OSAT IDM (geïntegreerde apparaatfabrikant) PDK (process design kit) SPICE DRC (design rule check) LVS Hardwarebeschrijvingstaal (HDL) MPW (multi-project wafer) Siliciumcyclus

Naar de woordenlijst