工艺开发的高昂成本大多数芯片设计人员需要根据现有制造工艺来开发新产品，但是这些工艺本身也需要工程师进行开发。
与设计新芯片相比，工艺开发对工程师及其技能的要求完全不同。
前者的目标是创建一种新的半导体制造工艺，该工艺不仅能够满足器件性能要求，而且还能确保高良率。
过去，开发人员需要准备各种测试晶圆，以确定特定设备的最佳工艺要求。
他们需要制造一组晶片并对其进行分析，然后根据分析结果改进下一轮制造工艺步骤。
随着功能部件尺寸的缩小，每个更新的过程对变量变得更加敏感。
在测试中，还必须考虑先前开发中可能忽略的特征和寄生现象，这进一步增加了测试的复杂性和数据量。
在完成整个过程之前，必须连续重复此过程，并且时间和成本将继续增加。
因此，将这种方法应用于最先进的技术节点几乎是不现实的。
使用虚拟晶圆进行测试现在，我们可以使用虚拟制造来代替这种耗时且昂贵的传统方法。
虚拟制造是指对实际晶圆制造过程的计算机模拟（如图1所示）。
半导体工艺工程师可以使用虚拟模型来测试制造设备的各种配置，其变量远远超过实际场景中的变量。
通过模拟整个工艺流程，设计人员可以在几天（而不是几个月）内完成数千个晶圆的虚拟制造。
图形动画中显示的可视化流程可以帮助他们快速了解情况，调整流程配方和设备集成方案，以及评估各种调整对电气性能的影响。
图1.虚拟制造中半导体工艺步骤的图形动画。
使用虚拟晶圆制造的统计数据来提高产量。
基于大量数据的统计分析可以使开发人员对所选过程设置更有信心。
虚拟制造的建模可以包含无法在真实条件下模拟的缺陷和随机变化，从而使开发人员可以测试设备体系结构对流程中各种不可预测因素的敏感性。
有几种方法可以优化新存储器或逻辑制造过程的过程设置，最简单的方法是选择变量并研究其影响。
以临界尺寸（CD）为例，它是指可以保证所需电气性能的设备特征尺寸。
开发人员可以先设置一个从低到高的特定大小范围，然后测试此范围内不同大小值对设备性能（例如阈值电压）的影响。
他们还可以使用这些建模来测试跨流程之间的交互。
影响。
然而，上述方法不足以研究各种工艺步骤与最终结构之间的复杂相互作用。
我们要使用的第二种方法是蒙特卡洛分析，该方法是随机更改各种过程和设备参数，并计算最终设备的几何形状和性能（如图2所示）。
这些数据可以自动定义所需的过程和设计参数，以满足特定的产量和性能要求。
可以说，这是虚拟技术的主要应用，非常适合测试许多不同进程之间的交互。
图2.基于虚拟制造的统计实验。
用于虚拟制造的SEMulator3D＆reg; SEMulator3D是由Panlin Group的子公司Coventor开发的虚拟制造平台，可用于定义所有过程步骤和设备建模，索引数据收集，电气和设备分析，结果的统计分析和基于图形动画的流程可视化。
现在，许多半导体公司正在使用该平台来优化和扩展先进的工艺节点，并开发先进的新技术，例如GAA（全栅包围）晶体管（如图3所示）。
图3.通过SEMulator3D展示的虚拟制造技术（例如全封闭栅晶体管）代表了半导体工艺开发的未来，使新工艺可以提前数月问世，并为领先的半导体公司带来高达数亿美元的市场机会。
