国产芯片良品率有救了!数字孪生重塑芯片制造新格局!

参数君导读:据EToday的一份报告,在半导体领域竞争日益激烈的情况下,三星电子决定通过采用英伟达的尖端技术“数字孪生(Digital Twin)”,整合到生产过程中,旨在提高芯片生产效率和质量,标志着半导体制造格局的重大转变。此举表明三星致力于利用先进的人工智能和大数据分析来模拟和改善现实世界的制造结果王芬旗



三星将开始测试英伟达Omniverse平台的“数字孪生”技术,以提高芯片制造过程的良品率,缩小与台积电的差距。“数字孪生”技术可以创建真实世界的虚拟副本,然后利用人工智能 (AI) 和大数据分析预测潜在问题。如果这项技术应用于芯片工厂,可以显著减少产品缺陷。

三星选择数字孪生芯片制造,对于国产芯片制造来说,就是它山之石可以攻玉!从以下几个方面来看:

速度太重要!

半导体制造是一个漫长而复杂的过程。建立晶圆制造厂需要精确、清洁的环境、昂贵的设备和时间。例如,领先的半导体制造商GlobalFoundries通常需要三个月的时间才能将硅晶圆蚀刻并制造成多层半导体。当芯片短缺时,在上升周期中增加产量变得困难,因为新工厂的启动和运行需要数年时间。人工智能和数字孪生技术的进步提供了加速芯片设计和生产过程的潜力,并帮助制造商迅速缩小供需差距。

良率太重要!

芯片良率则是指芯片制造过程中合格芯片数量与总芯片数量的比值。这个数值越高,说明芯片质量越好,成本越低,利润越高。而芯片良率受到很多因素的影响,比如工艺、设计、设备、材料等。华为受到美国打压的影响,无法使用谷歌服务和高通芯片,凭借自主研发的鸿蒙系统麒麟芯片,成功打造了自己的生态圈,并且在国内市场保持了强劲的增长。据悉麒麟芯片良品率超50%,华为高端芯片供应问题解决。目前,麒麟9000s等芯片已经实现了在国内制造,徐直军还宣布,华为芯片自给率达到了70%,并呼吁国内厂商更多采用国产芯片等。消息称,华为等已经全面验证了国产14nm以上EDA工具,国内产业链有能力打造DUVi光刻机,可将芯片制程缩小至7nm,很快国内将会实现非美7nm全流程。

培训太重要!

“数字孪生”将为协作工作铺平道路,并从根本上改变员工培训方式。光刻设备工具对于半导体工厂来说最为重要,每台成本高达4000万美元(对于300毫米晶圆尺寸)。但是,随着芯片制造工艺向较低节点迁移,成本会猛增。建立任何新晶圆厂的一个重要方面是技术转让费,其中包括收到新设施的专家和对员工进行拟议节点技术培训。但是,创建模拟环境可以减少在任何新工厂进行生产的时间

我国在“数字孪生芯片制造”方面进展如何?点击红字阅读:
去年上海投资破10000亿!今年力争启动芯片制造全流程数字孪生仿真验证平台建设!《上海市进一步推进新型基础设施建设行动方案(2023-2026年)》提出,打造芯片制造全流程数字孪生仿真验证平台。围绕半导体制造工艺中所需的各类设备及工业软件自主可控需求,支持有关新型研发机构联合国内主要晶圆厂共同打造晶圆产线全数字化仿真平台,模拟各种工艺下真实产线的生产运行环境,为自主可控设备及软件产品测试提供低成本、低门槛、定制化的第三方验证服务,加速自主可控设备及软件替代使用与更新迭代。
→这把高端局!芯片制造全流程数字孪生,数字孪生迈向纳米级
→募资3.16亿余!基于自研芯片的数字孪生工业控制平台研发及产业化项目

信息再跟踪!

据报道,三星和英伟达的合作将在2024 GTC大会上展示,该大会将于本月18日至21日在美国圣何塞会议中心举行。

三星电子DS事业部(三星电子旗下半导体事业及装置解决方案事业部,三星芯片代工业务隶属于该部门)的创新中心常务Seokjin Yoon,预计将在会上展示基于英伟达“Omniverse”平台的“数字孪生”半导体芯片工厂项目,并且,预计他还将宣布,三星计划在2025年启动数字孪生技术的试点运营,这标志着半导体制造革命的关键一步。

在此之前,三星电子就已经成立了专门的Digital Twin Task Force(数字孪生TF)部门,表明了该公司对未来这项技术的坚定承诺。三星电子的目标是,到2025年三星的“数字孪生”芯片工厂将达到5级,这是“数字孪生”智能工厂的最高级别。

这一目标不仅只是为了赶上台积电,而是为了在半导体生产中树立一个新的标准,效率和质量是至关重要的。在业界的密切关注下,三星转向数字孪生技术的战略可能会为芯片制造的突破铺平道路。


下面带大家详细了解

英伟达数字孪生Omniverse基础及应用。


01.

英伟达数字孪生Omniverse

Omniverse即是一个支持实时协作和模拟的平台,允许艺术家和工程师以虚拟方式大规模设计和重建虚拟世界。

据估计,价值46万亿美元的制造业有1000万家工厂,它们是工业数字化的重点领域。

黄仁勋表示:“全球最大的工业制造的都是实物。如果能够先以数字方式制造这些产品,就可以节省数十亿美元。

这些企业通过Omniverse和生成式AI的API接口,以连接他们的设计和制造工具,从而构建工厂数字孪生。他们还使用NVIDIA Isaac Sim模拟和测试机器人,并使用视觉AI框架NVIDIA Metropolis实现光学检测的自动化。

最新组件NVIDIA Metropolis for Factories可以创建定制化的质控系统,为制造商带来竞争优势。该组件正在帮助企业开发先进的AI应用。


02.

Omniverse的基础OpenUSD

2023年8月1日,美国3D内容行业的5家主要公司苹果、英伟达、皮克斯、Adobe和Autodesk联合成立了OpenUSD联盟(AOUSD)王芬旗

OpenUSD技术是英伟达Omniverse平台的基础,有一天可能成为“元宇宙”的3D图形标准。

OpenUSD是皮克斯动画工作室开发的一种开放数据格式,允许团队能够在大规模3D工作流程上协同工作,并共享可在AR(增强现实)和VR(虚拟现实)项目中使用的3D对象和环境的信息。

OpenUSD联盟将制定详细说明OpenUSD特征的书面规范。这将提高OpenUSD的兼容性,扩大其采用、集成和实施的范围,并使其他标准化组织也能够纳入此规范中。Linux基金会旗下的联合发展基金会(Joint Development Foundation,JDF)被选为该项目的托管机构,它将推动开放、高效和有效的OpenUSD规范制定工作,并提供获取国际标准化组织(ISO)认证的途径。


03.

与多家制造业企业合作,搭建数字孪生工厂

宝马先前宣布采用英伟达的Omniverse平台,为全球31个工厂创建“数字孪生”。王芬旗

富士康工业互联网、和硕、广达和纬创使用英伟达Omniverse、Isaac Sim与Metropolis构建虚拟工厂、机器人仿真技术和自动化检测。具体而言,英伟达Omniverse可连接计算机辅助设计(CAD)应用以及生成式AI应用程序接口(API)和先进框架;Isaac Sim可用于仿真和测试机器人;Metropolis视觉AI框架可用于自动光学检测。王芬旗

2023年5月29日,代工大厂和硕宣布,与英伟达合作将最新的人工智能驱动的瑕疵检测和数字孪生技术导入其工厂。和硕的人工智能驱动的工厂自动化工作流程将使用英伟达Metropolis框架,和英伟达建构与执行工业数位化应用程式的开发平台Omniverse来开发、部署和管理品质控制解决方案,节省成本,提高生产效率。

LAM Research、博世(已经在德国一处半导体工厂内使用数字孪生)和Applied Materials(材料工程领域的领军企业,生产各类新型芯片和先进显示器)等厂商已经开始部署基于机器学习的数字孪生模型,不仅模拟效果更加准确,速度也是传统物理模拟的上百万倍

Tignis、AspenTech和Ansys等科技初创公司也在积极做出探索,尝试利用数字孪生优化工业运营,将AI与机器学习引入到广泛的应用场景中。