Ausbeute (Halbleitertechnik)

Die Ausbeute (engl. yield) bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen (ICs) dient als Maßzahl zur Bewertung des Produktionsprozesses bzw. des Chipdesigns. Unterschieden wird hierbei zwischen theoretischer und praktischer Ausbeute.

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Theoretische Ausbeute

Die theoretische Ausbeute gibt an, wie viele Chips auf der Fläche des verwendeten Wafers Platz finden. Da unvollständige Chips wertlos sind, wird hiervon der Verschnitt (der bei einem 200-mm-Wafer etwa 18% beträgt ^[1]) abgezogen. Mathematisch gesehen führt also ein größerer Wafer mit quadratischen Dice zur einer besseren Ausbeute als ein kleinerer mit rechteckigen oder gar anders geformten Chips ^[2].

Der ab 2002 produzierte Thoroughbred "B" z.B. wurde auf einem 200-mm-Wafer (rund 31.416 mm²) mit einer Die-Flache von 84 mm² produziert, dies entspricht abzüglich des Verschnitts von etwa 18% einer theoretischen Ausbeute von 306 Stück pro Wafer ^[1].

Praktische Ausbeute

Die praktische Ausbeute bezeichnet die Anzahl der Chips, die den Produktionsprozess fehlerfrei verlassen, bzw. das Verhältnis der hergestellten Chips zur theoretischen Ausbeute in Prozent. Die praktische Ausbeute wird von den Herstellen meist nicht publiziert, bzw. sogar geheim gehalten.

• 2002 gab TSMC bekannt, dass die Ausbeute bei der Herstellung des GeForce FX von 50 auf 70% gesteigert werden konnte und nun einer Massenfertigung nichts mehr im Weg stünde ^[3].

Sweet Spot

Als Sweet Spot bezeichnet man die bestmögliche praktische Ausbeute gegen Ende der Lebensspanne eines Halbleiterbausteins - nachdem die Produktionsprozesse weiter optimiert werden, sollte der Sweet Spot so nahe wie möglich an der theoretischen Ausbeute liegen ^[4].

Optimierung der Ausbeute

Zur Optimierung der Ausbeute gibt es neben der Verwendung von größeren Wafern oder der Verkleinerung der Strukturgröße der integrierten Schaltkreise sowie der Verbesserung des Produktionsprozesses noch die Möglichkeit, nur punktuell defekte aber sonst voll funktionsfähige Bausteine weiter zu verwenden. So kann beispielsweise bei einem Prozessor ein Teil des Cache deaktiviert werden (beispielsweise oft beim Intel Celeron) oder bei einem Mehrkernprozessor einer der Prozessorkerne deaktiviert werden (beispielsweise die dreikernigen AMD Phenoms) ^[5].

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b} AMD's Trump Card - The Athlon XP 2600+ bei tomshardware.ru (englisch)
2. ↑ Infineon startet Serienproduktion auf 300-mm-Wafern auf heise.de
3. ↑ yieldrate des geforcefx bei 70 prozent bei chip.de
4. ↑ AMD nutzt Strained Silicon in der Produktion bei computerbase.de
5. ↑ AMD schiebt Triple-Core ein