Wat is MPW (multi-project wafer)?

Systeem waarbij ontwerpen van meerdere klanten op één wafer (één set maskers) worden meegenomen voor prototypes. De dure maskerkosten worden gedeeld, dus wordt het gebruikt voor prototypes van universiteiten en startups.

Japanse benaming: MPW(マルチプロジェクトウエハ)

“MPW (multi-project wafer)” komt voor in 2 oefenvragen uit 1 onderwerpen, bijv. Halfgeleiderindustrie en markt.

Vakgebied: Halfgeleiderindustrie en markt

Hoe een MPW-shuttle werkt

Een foundry of aggregator kondigt op vaste data runs op een bepaald proces aan. Elke deelnemer levert vóór de deadline een afgewerkte layout aan voor een die-oppervlak van afgesproken grootte. De ontwerpen worden samen op een gedeeld reticle geplaatst, er wordt één maskerset gemaakt en de wafers worden als één lot verwerkt. Daarna worden de wafers gedicet en ontvangt elke deelnemer zijn eigen dies, vaak enkele tientallen, soms gepackaged. Masker- en waferkosten worden over de deelnemers verdeeld, meestal naar rato van het siliciumoppervlak; daarom heet het schema ook shuttle.

Waarom MPW's belangrijk zijn

Een volledige maskerset bij een geavanceerde node kan tientallen miljoenen dollars kosten, en zelfs volwassen nodes kosten veel meer dan een klein team aan een eerste prototype kan uitgeven. Door die kosten te delen kunnen universiteiten, onderzoeksgroepen en startups echte chips laten maken voor een kleine fractie van de prijs. Ook gevestigde bedrijven gebruiken MPW's, voor testchips die nieuwe circuits karakteriseren, IP-blokken valideren of een nieuw proces controleren voordat ze zich vastleggen op een eigen tape-out.

Beperkingen

Een MPW dient voor prototyping en evaluatie, niet voor productie. Elke deelnemer krijgt maar een beperkt aantal dies, omdat naburige ontwerpen de wafer delen en het uitzagen van één ontwerp de buren kan opofferen. Runs volgen de kalender van de foundry, dus een gemiste deadline betekent wachten op de volgende shuttle, en die-grootte, procesopties en doorlooptijd worden door de organisator vastgelegd. Ook testen op waferniveau en yielddata zijn beperkt vergeleken met een eigen lot.

Van MPW naar productie

Zodra een prototype werkt, gaat het ontwerp over op een eigen maskerset voor engineeringlots en daarna volumeproductie. Voor producten met een klein volume kan een multi-layer reticle, dat meerdere maskerlagen op één reticle plaatst, de maskerkosten verder verlagen, ten koste van de doorvoer van de scanner. Voor zuiver digitale logica kan een FPGA de functie valideren zonder enige fabricage, maar analoog en RF-gedrag en procesafhankelijk gedrag kunnen alleen op echt silicium worden bevestigd, en dat is wat een MPW-run levert.

Nu oefenen: vragen over MPW (multi-project wafer)

Hoe heet het systeem waarbij een foundry de ontwerpen van meerdere klanten op één wafer (één maskerset) combineert voor prototypeproductie?

  1. AMPW (multi-project wafer)
  2. BOSAT
  3. CIDM
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: A. MPW (multi-project wafer)

MPW produceert meerdere ontwerpen op één maskerset en één wafer, zodat de deelnemers de maskerkosten en productiekosten delen; vanwege de vergelijking met een deelbus wordt het ook shuttle genoemd. Omdat de maskerkosten van geavanceerde processen kunnen oplopen tot enkele miljarden yen, gebruiken universiteiten en startende bedrijven MPW voor prototypen tegen lage kosten. Het aantal verkregen chips is klein, dus het is bedoeld voor prototypen en evaluatie, niet voor massaproductie. OSAT en IDM zijn bedrijfsvormen.

Hoe heet het geval waarin een apparatuurfabrikant die een product gebruikt, nadat een halfgeleiderfabrikant het einde van de productie (EOL) van een product heeft aangekondigd, in één keer de hoeveelheid koopt die voor toekomstig onderhoud en productie nodig is?

  1. AMPW
  2. BJust-in-time
  3. CLast-time buy (laatste aankoop)
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: C. Last-time buy (laatste aankoop)

Wanneer een halfgeleiderfabrikant de productie van een oud product beëindigt, neemt hij gedurende een bepaalde periode laatste bestellingen aan. Fabrikanten van apparatuur die meer dan 10 jaar levering en onderhoud vereist, zoals auto's, industriële apparatuur en medische apparatuur, kopen bij die gelegenheid de benodigde hoeveelheid in één keer (last-time buy) en slaan die langdurig op. Daarna wordt het opgevangen met onder meer een ontwerpwijziging naar een vervangend product. MPW is een prototypesysteem en just-in-time is een filosofie van werken zonder voorraad.

Veelgestelde vragen

Waar staat MPW voor?

MPW staat voor multi-project wafer: een fabricagerun waarin ontwerpen van meerdere klanten één maskerset en één set wafers delen.

Waarom gebruiken startups en universiteiten MPW-runs?

Omdat masker- en waferkosten over alle deelnemers worden verdeeld, kan een klein team met een MPW echte prototypechips krijgen voor een fractie van de kosten van een eigen maskerset.

Kan een MPW worden gebruikt voor volumeproductie?

Nee. Elke deelnemer krijgt volgens een vast schema maar een beperkt aantal dies, dus MPW's worden gebruikt voor prototypes en testchips; productie vraagt een eigen maskerset.

“MPW (multi-project wafer)” in de toelichting

Vragen met “MPW (multi-project wafer)” (2)

  1. Hoe heet het systeem waarbij een foundry de ontwerpen van meerdere klanten op één wafer (één maskerset) combineert voor prototypeproductie?
  2. Hoe heet het geval waarin een apparatuurfabrikant die een product gebruikt, nadat een halfgeleiderfabrikant het einde van de productie (EOL) van een product heeft aangekondigd, in één keer de hoeveelheid koopt die voor toekomstig onderhoud en productie nodig is?

Verwante termen

Foundry OSAT IDM (geïntegreerde apparaatfabrikant) JIT-compilatie (just-in-time) ASIC (application-specific integrated circuit) Dennard-schaling Discrete halfgeleider Fabless Siliciumcyclus SoC (system on chip)

Naar de woordenlijst