سب سے مضبوط چپ انڈسٹری چین سائنس، چپ آزاد قابل کنٹرول گہرائی میں تجزیہ (1)

ہوم پیج (-) خبریں ڈیلی ہائی لائٹ سب سے مضبوط چپ انڈسٹری چین سائنس، چپ آزاد قابل کنٹرول گہرائی میں تجزیہ (1)

2022-03-17 229

اگر کوئی آپ سے کہے، "ارے، میں نے جو چپ بنائی ہے وہ 100% خود پر قابو پانے کے قابل ہے!" رکو، پہلے اس کی عبادت (یقین) کرنے میں جلدی نہ کرو۔ براہ کرم بات کرنے سے پہلے اس مضمون کو پڑھیں۔ ...

سب سے پہلے، خود کو کنٹرول کیا ہے؟ سب سے زیادہ بدیہی سمجھ یہ ہے کہ جب دوسرے "پھنس جاتے ہیں"، تو وہ پھنس نہیں جائیں گے۔ انٹیگریٹڈ سرکٹ انڈسٹری کو عام طور پر تین شعبوں میں تقسیم کیا جاتا ہے: چپ ڈیزائن، چپ مینوفیکچرنگ اور پیکج ٹیسٹنگ۔ مندرجہ ذیل تصویر دیکھیں:

ہم ان کا ایک ایک کرکے تجزیہ کرتے ہیں۔ چپ ڈیزائن کا بنیادی طور پر تین پہلوؤں سے تجزیہ کیا جاتا ہے: EDA، IP اور ڈیزائن۔ چپ مینوفیکچرنگ کا بنیادی طور پر تین پہلوؤں سے تجزیہ کیا جاتا ہے: آلات، ٹیکنالوجی اور مواد؛ پیکیجنگ کا تجزیہ پیکیجنگ ڈیزائن، مصنوعات کی پیکیجنگ اور چپ ٹیسٹنگ سے کیا جاتا ہے۔

چپ ڈیزائن

ایک چپ ڈیزائن کیسے شروع کریں؟ سب سے پہلے، آپ کو ٹولز (EDA) کی ضرورت ہے، پھر آپ موجودہ وسائل (IP) اور اپنے خیالات اور منصوبوں کی مدد سے چپ ڈیزائن شروع کر سکتے ہیں۔ یہاں، ہم چپ ڈیزائن ٹولز EDA، IP، اور مربوط سرکٹس کے ڈیزائن کے عمل سے چپ ڈیزائن کا تجزیہ کریں گے۔

1.1 ای ڈی اے

EDA (الیکٹرانک ڈیزائن آٹومیشن) الیکٹرانک ڈیزائن آٹومیشن، اکثر الیکٹرانک ڈیزائن کے لیے استعمال ہونے والے سافٹ ویئر سے مراد ہے۔ کسی نے ایک بار مجھ سے کہا، "ای ڈی اے میں کیا خرابی ہے؟ کیا یہ صرف ایک آلہ نہیں ہے؟" جی ہاں، یہ ایک ٹول ہے، لیکن اس کے بغیر، آپ کچھ بھی ڈیزائن نہیں کر سکتے! آج کے بڑے پیمانے پر انٹیگریٹڈ سرکٹس ایک مربع ملی میٹر میں 100 ملین سے زیادہ ٹرانجسٹروں کو ضم کر سکتے ہیں جو کہ تل کے بیجوں کے سائز کے ہیں، اور ان ٹرانزسٹروں کے درمیان کروڑوں کنیکٹنگ نیٹ ورکس موجود ہیں۔ آج کی مرکزی دھارے کی SoC چپس میں 10 بلین سے زیادہ ٹرانجسٹر ہیں۔ اگر کوئی درست اور طاقتور EDA ٹول نہیں ہے تو اسے کیسے ڈیزائن کیا جا سکتا ہے؟ EDA چپ ڈیزائن کے لیے ایک ضروری ٹول ہے۔ اس وقت، Synopsys، Cadence اور Mentor (Siemens EDA) 90% سے زیادہ مارکیٹ شیئر پر قابض ہیں۔ 10 نینو میٹر سے نیچے ہائی اینڈ چپس کے ڈیزائن میں، اس کا حصہ 100% تک زیادہ ہے۔ کہنے کا مطلب یہ ہے کہ مندرجہ بالا تین کمپنیوں کے ای ڈی اے ٹولز کے بغیر 10nm سے نیچے کی چپ تیار کرنا تقریباً ناممکن ہے۔ مندرجہ ذیل جدول چپ ڈیزائن میں موجودہ مرکزی دھارے کے EDA ٹولز کو دکھاتا ہے:

چپ ڈیزائن کو ڈیزائن، تخروپن اور تصدیق میں تقسیم کیا گیا ہے، اور متعلقہ EDA ٹولز کو ڈیزائن ٹولز، سمولیشن ٹولز اور تصدیقی ٹولز میں تقسیم کیا گیا ہے۔ ڈیزائن ٹول ماڈل کی تعمیر کے مسئلے کو حل کرتا ہے، یعنی 0 سے 1 تک (شروع سے)، جب کہ نقلی اور تصدیقی ٹول ماڈل کی تصدیق کا مسئلہ حل کرتا ہے، یعنی 1 ہے یا 1 یا 0.9۔ لہذا، EDA کی ترقی کے نقطہ نظر سے، ڈیزائن ٹولز تیار کرنا زیادہ مشکل ہے۔ اس کے علاوہ، ڈیزائن کا پیمانہ جتنا بڑا ہوگا، پروسیس نوڈس کی ضروریات اتنی ہی زیادہ ہوں گی، اور EDA ٹولز تیار کرنا اتنا ہی مشکل ہوگا۔ فی الحال، گھریلو ای ڈی اے ٹولز نے کچھ نقلی تصدیقی پوائنٹ ٹولز میں کچھ کامیابیاں حاصل کی ہیں، اور ان کے پاس اینالاگ سرکٹ ڈیزائن میں مکمل پراسیس ٹولز بھی ہیں۔ تاہم، بڑے پیمانے پر انٹیگریٹڈ سرکٹس کے ڈیزائن میں، خاص طور پر اعلیٰ درجے کی ڈیجیٹل چپس کے ڈیزائن کے عمل میں ان کے اور تین بڑے مینوفیکچررز کے درمیان اب بھی بڑا فرق ہے۔

1.2 آئی پی

آئی پی (انٹیلیجنٹ پراپرٹی) کا مطلب ہے دانشورانہ املاک کے حقوق۔ صنعت میں، اس سے مراد پہلے سے طے شدہ، تصدیق شدہ، دوبارہ قابل استعمال ماڈیول ہے جو ایک مخصوص فنکشن کو مکمل کر سکتا ہے۔ IP LSI کی بنیادی اکائی ہے، اور SoC کو IP کور پر مبنی ملٹی پلیکسنگ ٹیکنالوجی بھی کہا جا سکتا ہے۔ عام طور پر، آئی پی کو ہارڈ کور، نرم کور اور ٹھوس کور میں تقسیم کیا جاتا ہے۔ عام طور پر، آئی پی ہارڈ کور کو ایک مخصوص عمل کے لیے میپ کیا گیا ہے، جس کی تصدیق چپ مینوفیکچرنگ کے ذریعے کی گئی ہے۔ اس میں قابل قیاس علاقے اور کارکردگی کی خصوصیات ہیں، لیکن یہ کم لچکدار ہے۔ آئی پی کور ایچ ڈی ایل میں جمع کیا جاتا ہے، جو لچکدار ہے، لیکن کارکردگی میں غیر متوقع ہے۔ آئی پی کور لے آؤٹ یا جنرل پروسیس لائبریری کے ذریعے اپنی کارکردگی اور علاقے کو بہتر بناتا ہے، جو کہ ہارڈ کور اور سافٹ کور کے مقابلے میں زیادہ لچکدار اور پیش قیاسی ہے، اور ہارڈ کور اور سافٹ کور کے درمیان ایک سمجھوتہ ہے۔

مندرجہ ذیل جدول اس وقت دنیا میں سرفہرست 10 IP فراہم کنندگان کو دکھاتا ہے۔ یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ ٹاپ 10 میں چین کے دو فائنلسٹ ہیں، لیکن دونوں کمپنیوں کا مشترکہ مارکیٹ شیئر صرف 3 فیصد ہے، جب کہ مارکیٹ میں صرف ARM کا حصہ 40 فیصد سے زیادہ ہے، جب کہ امریکی کاروباری اداروں کا حصہ 30 فیصد ہے۔ مارکیٹ شیئر. اگر ARM Nvidia کے ذریعہ حاصل کیا جاتا ہے تو، IP مارکیٹ بنیادی طور پر ریاستہائے متحدہ کی دنیا ہوگی۔ اس کے علاوہ، ہمیں یہ بھی معلوم ہوتا ہے کہ Synopsys اور Cadence، دنیا کی دو سب سے بڑی EDA کمپنیاں بھی IP فیلڈ میں دوسری اور تیسری پوزیشن پر قابض ہیں۔

مندرجہ ذیل اعداد و شمار IP کی اقسام کو ظاہر کرتا ہے، جس میں پروسیسر کا حصہ 51%، انٹرفیس IP اکاؤنٹس 22.1%، ڈیجیٹل کلاس اکاؤنٹس 8.1% اور دیگر کا حصہ 18.8% ہے۔ ARM، پروسیسر کلاس، صرف ایک ہے. Synopsys انٹرفیس IP میں انڈسٹری لیڈر ہے۔

1.3ڈیزائن سائیکل

چپ ڈیزائن کے بہاؤ کو ڈیجیٹل آئی سی ڈیزائن کے بہاؤ اور اینالاگ آئی سی ڈیزائن کے بہاؤ میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ڈیجیٹل آئی سی ڈیزائن کا عمل: چپ کی تعریف → منطق ڈیزائن → منطق کی ترکیب → جسمانی ڈیزائن → جسمانی تصدیق → ترتیب کی ترسیل۔چپ کی تفصیلات سے مراد چپ کے فنکشن اور پرفارمنس انڈیکس کو ضروریات کے مطابق بنانا اور ڈیزائن کی تفصیلات کی دستاویز کو مکمل کرنا ہے۔لاجک ڈیزائن سے مراد ہارڈ ویئر کی تفصیل کی زبان کی بنیاد پر RTL (رجسٹر-ٹرانسفر لیول) کی سطح پر لاجک ڈیزائن کی وصولی ہے، اور درست فنکشن کی تصدیق منطق کی تصدیق یا رسمی تصدیق سے ہوتی ہے۔منطق کی ترکیب سے مراد ایک مخصوص ہدف کے ساتھ گیٹ لیول نیٹ لسٹ میں RTL کی تبدیلی، اور نیٹ لسٹ میں تاخیر، علاقے اور بجلی کی کھپت کی اصلاح ہے۔فزیکل ڈیزائن سے مراد رکاوٹوں کے مطابق گیٹ لیول نیٹ لسٹ کو ترتیب دینے اور وائرنگ کرنے کا عمل ہے اور آخر میں لے آؤٹ تیار کرنا، جس میں یہ بھی شامل ہیں: ڈیٹا امپورٹ → لے آؤٹ پلاننگ → یونٹ لے آؤٹ → کلاک ٹری سنتھیسز → وائرنگ۔

ڈیٹا امپورٹ اسکرپٹ فائل ہے جو مربوط نیٹ لسٹ اور ٹائمنگ کی رکاوٹوں اور فاؤنڈری کی طرف سے فراہم کردہ لائبریری فائل کی رہنمائی کرتی ہے۔
لے آؤٹ سے مراد چپ پر ان پٹ/آؤٹ پٹ یونٹس، میکرو یونٹس اور دیگر بڑے ماڈیولز کی پوزیشنوں کی منصوبہ بندی کے عمل کو کہتے ہیں۔
سیل لے آؤٹ نیٹ لسٹ اور ٹائمنگ کی پابندیوں کے مطابق معیاری سیلز کو خود بخود رکھنے کا عمل ہے۔
کلاک ٹری ترکیب سے مراد کلاک بفر داخل کرنے، کلاک نیٹ ورک بنانے اور گھڑی کی تاخیر اور انحراف کو کم سے کم کرنے کا عمل ہے۔وائرنگ سے مراد وائرنگ کی تہوں کی تعداد، لائن کی چوڑائی اور لائن کے وقفے کی رکاوٹ کی شرائط کے تحت سرکٹ کے رشتے کے مطابق ہر یونٹ کو خود بخود جوڑنے کا عمل ہے۔

فزیکل ویریفائیٹن میں عام طور پر لے آؤٹ ڈیزائن رول چیک (DRC)، لے آؤٹ اسکیمیٹک ڈایاگرام کنسٹینسی چیک (LVS) اور الیکٹریکل رول چیک (ERC) شامل ہوتا ہے۔

ٹیپ آؤٹ سے مراد ماسک پیٹرن بنانے اور اس بنیاد پر چپس تیار کرنے کے لیے فاؤنڈری میں لے آؤٹ فائلوں کو منتقل کرنا ہے کہ تمام چیک اور تصدیق درست ہیں۔اینالاگ آئی سی ڈیزائن کا عمل: چپ تعریف → سرکٹ ڈیزائن → لے آؤٹ ڈیزائن → لے آؤٹ کی تصدیق → لے آؤٹ ڈیلیوری۔

ان میں، چپ کی تعریف اور لے آؤٹ ڈیلیوری ڈیجیٹل سرکٹس کی طرح ہے، جبکہ اینالاگ آئی سی سرکٹ ڈیزائن، لے آؤٹ ڈیزائن، لے آؤٹ کی تصدیق اور ڈیجیٹل سرکٹس میں مختلف ہے۔اینالاگ سرکٹ ڈیزائن سے مراد سسٹم کی ضروریات کے مطابق ٹرانزسٹر سطح کے اینالاگ سرکٹ کے ڈھانچے کا ڈیزائن ہے، اور سرکٹ کے فنکشن اور کارکردگی کی تصدیق SPICE اور دیگر سمولیشن ٹولز سے ہوتی ہے۔

اینالاگ لے آؤٹ ڈیزائن ڈیزائن کے اصولوں کے مطابق سرکٹ ڈایاگرام کے مطابق لے آؤٹ جیومیٹری کو کھینچنا ہے، اور لے آؤٹ کے فنکشن اور کارکردگی کو نقل کرنا ہے۔

ینالاگ لے آؤٹ کی توثیق عمل کے قواعد، برقی قواعد اور ترتیب سرکٹ ڈایاگرام کی مستقل مزاجی کی جانچ کے لیے ہے۔یہاں، آئیے ایک سادہ خلاصہ بناتے ہیں:

چپ ڈیزائن: EDA ٹولز کی مدد سے، چپ ڈیزائن کا پورا عمل IP کی اجازت + آزاد تحقیق اور ترقی (کوآپریٹو ڈیولپمنٹ) IP خرید کر اور مربوط سرکٹ ڈیزائن کے سخت نقلی اور تصدیقی عمل پر عمل کرتے ہوئے مکمل کیا جاتا ہے۔ اس عمل میں، EDA، IP اور سخت ڈیزائن کا عمل ناگزیر ہے۔

فی الحال، ان تین عناصر میں سے، ڈیزائن کا عمل پہلا ہے جو خود پر قابو پا سکتا ہے۔درج ذیل جدول میں آپ کے حوالہ کے لیے دنیا کی ٹاپ 10 چپ ڈیزائن کمپنیوں کی فہرست دی گئی ہے۔

چپس کی تیاری

اس وقت، چپ مینوفیکچرنگ ایک صنعت ہے جس میں انٹیگریٹڈ سرکٹ انڈسٹری میں سب سے زیادہ حد ہے۔ آپ دہلیز کو کیسے دیکھتے ہیں؟ سرمایہ کاری جتنی زیادہ ہوگی، کھلاڑی اتنے ہی کم ہوں گے، حد اتنی ہی زیادہ ہوگی۔ اس وقت صرف TSMC، SAMSUNG اور Intel ہی اعلیٰ قسم کے چپس کی تیاری میں رہ گئے ہیں۔ ذیل میں، ہم تین پہلوؤں سے چپ کی تیاری کا تجزیہ کرتے ہیں: آلات، ٹیکنالوجی اور مواد، اور ہمارے اور جدید مینوفیکچرنگ ٹیکنالوجی کے درمیان فرق کو تلاش کرتے ہیں۔

2.1 کا سامان

چپ کی تیاری کو مکمل کرنے کے لیے 2,000 سے زیادہ تکنیکی عمل درکار ہیں، اور ہر قدم اسے حاصل کرنے کے لیے مخصوص آلات پر منحصر ہے۔چپ کی تیاری میں تین اہم عمل ہیں: فوٹو لیتھوگرافی، اینچنگ اور جمع کرنا۔ پیداوار کے عمل میں تین بڑے عمل کو بار بار گردش کیا جاتا ہے، اور آخر میں کوالیفائیڈ چپس تیار کی جاتی ہیں۔تین اہم آلات تین اہم عملوں میں استعمال کیے جاتے ہیں، یعنی ماسک الائنر، اینچنگ مشین اور پتلی فلم جمع کرنے کا سامان۔ تین بڑے سازوسامان میں تمام سازوسامان کی سرمایہ کاری کا تقریباً 22%، 22% اور 20% حصہ ہوتا ہے، اور یہ سب سے زیادہ تناسب والے تین سیمی کنڈکٹر سازوسامان ہیں۔

خود پر قابو پانے کی صلاحیت کو متعارف کرانے اور تجزیہ کرنے کے لیے سب سے عام ماسک الائنر اور اینچنگ مشین کو مثال کے طور پر لیں۔

فوٹو ٹیچنگ مشین

ماسک الائنر کا اصول دراصل ایک سلائیڈ پروجیکٹر کی طرح ہے، یعنی روشنی کو سرکٹ ڈایاگرام کے ساتھ ماسک (جسے ماسک بھی کہا جاتا ہے) کے ذریعے فوٹو ریزسٹ کے ساتھ لیپت ایک ویفر پر پیش کیا جاتا ہے۔ 1960 کی دہائی کے آخر میں، جاپانی نیکون اور کینن نے اس فیلڈ میں آنا شروع کیا، اور اس وقت کیمروں سے ماسک الائنر زیادہ پیچیدہ نہیں تھا۔

EVU ماسک الائنر EUV ایکسٹریم الٹرا وائلٹ لتھوگرافی (ایکسٹریم الٹرا وائلٹ) ایک نئی نسل کی لتھوگرافی ٹیکنالوجی ہے جو انتہائی الٹرا وائلٹ (EUV) طول موج کا استعمال کرتی ہے، جس کی طول موج 13.5 nm ہے۔ چونکہ لیتھوگرافی کی درستگی کئی نینو میٹر ہے، اس لیے EUV کو روشنی کے انتہائی زیادہ ارتکاز کی ضرورت ہوتی ہے، جو کہ چاند کی جگہ کو روشن کرنے کے لیے ٹارچ رکھنے کے مترادف ہے جس میں ایک سے زیادہ سکے نہیں ہیں۔ ریفلیکشن آئینے کا 30nm سے کم اتار چڑھاؤ کے ساتھ 0.3cm لمبا ہونا ضروری ہے، جو کہ بیجنگ سے شنگھائی تک 1mm سے کم کے ریلوے ٹریک کے اتار چڑھاؤ کے برابر ہے۔ ایک EUV ماسک الائنر کا وزن 180 ٹن ہے، اس کے 100,000 سے زیادہ پرزے ہیں، اسے نقل و حمل کے لیے 40 کنٹینرز کی ضرورت ہے، اور اسے انسٹال کرنے اور ڈیبگ کرنے میں ایک سال سے زیادہ وقت لگتا ہے۔ 2000 میں، جاپانی Nikon ماسک الائنر میں سرفہرست تھا، اور 2009 تک، ASML تقریباً 70% کے مارکیٹ شیئر کے ساتھ بہت آگے تھا۔ فی الحال، صرف ASML ہی سب سے جدید ماسک الائنر فراہم کر سکتا ہے۔ گھر میں، شنگھائی مائیکرو الیکٹرانکس (SMEE) کے پاس پہلے سے ہی 90nm ریزولوشن والا ماسک الائنر ہے، اور ایک نیا ماسک الائنر تیار کیا جا رہا ہے۔

دستبرداری: یہ مضمون "دی اینالیکٹس آف کنفیوشس" سے دوبارہ تیار کیا گیا ہے۔ یہ مضمون صرف مصنف کے ذاتی خیالات کی نمائندگی کرتا ہے، اور Sacco Micro اور صنعت کے خیالات کی نمائندگی نہیں کرتا ہے۔ یہ صرف دوبارہ پرنٹ کرنے اور اشتراک کرنے کے لیے ہے تاکہ املاک دانش کے حقوق کے تحفظ کی حمایت کی جا سکے۔ دوبارہ پرنٹ کرتے وقت براہ کرم اصل ماخذ اور مصنف کی نشاندہی کریں۔ اگر کوئی خلاف ورزی ہوتی ہے تو اسے حذف کرنے کے لیے ہم سے رابطہ کریں۔

کمپنی کا ٹیلی فون: +86-0755-83044319
فیکس/فیکس:+86-0755-83975897
ای میل: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 منیجر لی
QQ: 332496225 منیجر Qiu
پتہ: کمرہ 809، بلاک سی، ژانتاو ٹیکنالوجی بلڈنگ، نمبر 1079 منزی ایونیو، لونگہوا نیو ڈسٹرکٹ، شینزین

پچھلا

Huaqiangbei کاؤنٹرز سے لے کر آن لائن ریٹیل پلیٹ فارمز تک: الیکٹرانک اجزاء کی خریداری کے پلیٹ فارمز اور Huaqiangbei ماڈل کے درمیان مماثلتیں اور فرق

اگلے

Slkor کی Judy Liu کے ساتھ ایک انٹرویو: چیزوں کو سادہ رکھ کر تین نئے آنے والے سیلز ایوارڈز جیتنا