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良率計算工具(缺陷密度模型)

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重點

隨機缺陷造成的良率由缺陷密度 D₀ 與晶粒面積 A 的乘積決定,最簡單的 Poisson 模型為 Y = e^(−AD₀)。缺陷密度 0.1 個/cm² 時,1 cm² 的晶粒良率約 90%,8 cm² 的大型晶粒只剩約 45%,這也是小晶片(Chiplet)設計的經濟依據。

輸入

Poisson 模型 Y = e^(−AD₀)90.5%
Murphy 模型90.6%
Seeds 模型90.9%
晶粒面積 A1.000cm²
AD₀(每顆晶粒的平均缺陷數)0.100個

Poisson 假設缺陷完全隨機分布,結果往往比實際悲觀。Murphy 模型考慮了缺陷密度分布不均,較接近實測,被廣泛使用。這裡的良率只包含隨機缺陷造成的部分,不含設計相關與參數型不良。

分割晶片的比較(小晶片的經濟性)

同樣的總面積分割成 N 顆時,單顆良率與「N 顆全部良品」的機率(Poisson 模型)
分割數單顆面積單顆良率N 顆全部良品
1(單晶片)1.000 cm²90.5 %90.5 %
分割為 2 顆0.500 cm²95.1 %90.5 %
分割為 4 顆0.250 cm²97.5 %90.5 %

只看「N 顆全部良品」的機率,分割似乎沒有改善。但實際的小晶片(Chiplet)設計只挑選測試合格的晶粒(KGD)組合,因此重點在於丟棄不良晶粒時的損失面積變小,這就是小晶片的經濟依據。

晶粒越大,良率下降越快

隨機缺陷造成的良率,由缺陷密度 D₀ 與晶粒面積 A 的乘積決定。最簡單的 Poisson 模型為 Y = e^(−AD₀),面積增加時良率呈指數下降。缺陷密度 0.1 個/cm² 時,1 cm² 的晶粒良率約 90%,8 cm² 的大型 GPU 晶粒則只剩約 45%。

因此先進製程在量產初期(缺陷密度仍高時)通常先生產面積小的手機晶片,等缺陷密度下降後才投入大晶粒產品。把大晶片拆成多顆小晶片再以先進封裝整合,也是為了避開大面積對良率的懲罰。

常見問題

Poisson 與 Murphy 模型該用哪一個?
Poisson 假設缺陷完全隨機,結果偏悲觀;Murphy 考慮缺陷分布不均,較接近實測,業界較常使用。
D0 一般是多少?
成熟製程量產時約 0.05〜0.1 個/cm²,新製程導入初期可能在 0.3 以上,隨學習曲線逐步下降。

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最後更新:2026年10月22日