第十二章 可制造性设计理念
制造DFM(可制造性设计)培训最强资料
第一讲 DFM(可制造性设计)一、概述：1.1最优化设计DFX随着越来越多的公司引入可制造性设计（DFM）方法来提高利润和产量，最优化设计（DFX）的概念逐渐变得引人瞩目起来。
成功实施DFX，可以确保产品的生产和检测质量，保证高度的可制造性和可测试性，因而DFX可以说是电子组装中的一个关键性因素。
缺乏有竞争力的DFX文化和方法可能导致设计失败。
虽然DFX已被各种各样地定义，但总的来说包括以下几种：DFM：Design for Manufacturing，可制造性设计；DFT／DFD： Design for Test／Design for Diagnosibility可测试/可分析设计；DFA：Design for Assembly，可装配设计；DFE：Design for Environment，环保型设计DFF：Design for Fabrication of the PCB，PCB可制造性设计；DFS：Design for Sourcing，可周转性设计；DFR：Design for Reliability，可靠性设计；DFX：Design for "X"，包括以上所有。
SMT行业正渐渐地、实实在在地接受DFX的概念。
要让公司的各部门，特别是分布在全球各地的公司各部门，普遍接受DFX理念，虽然是一件困难的任务，不过随着新型传媒（如Web）的发展和公司决策阶段的不断重视，DFX 的实施会在企业内部及行业内逐步延伸和深化。
表面贴装顾问委员会（SMC）在七八年前就提出了DFX概念，以鼓励可制造性（DFM）、可测试性和可靠性等的设计。
从那以后，SMC不断推广DFX概念并鼓励应用DFX。
在1996年的表面贴装国际会议上，DFX是其中一个主要议题；同年SMC 出版了一个包含6个DFX白皮书的文件（其副本可从IPC–连接电子工业协会获得）。
该文件名SMC-WP-004，包括以下论文：《成功的设计》，作者为Hiatt & Associates公司的Dale Hiatt；《装配设计》，作者是Tessera公司的Vern Solberg；《构造设计》，作者是德州仪器公司的Foster Gray；《测试设计》，作者是Teradyne公司的Paul Spitz ；《可靠性设计》，作者是Engelmaier & Associates公司的Werner Engelmaier和乔治亚技术学院的Laura Turbini；以及IPC的Christopher Rhodes所写的《环境设计》。
产品研发中如何做好产品可制造性设计
产品研发中如何做好产品可制造性设计在当今竞争激烈的市场环境中，产品研发的成功不仅仅取决于其功能和性能的卓越，还在于能否高效、高质量且低成本地进行制造。
产品可制造性设计（Design for Manufacturability，简称 DFM）作为一种前瞻性的理念和方法，旨在从产品设计的早期阶段就充分考虑制造的需求和限制，从而最大程度地提高生产效率、降低成本、保证质量并缩短产品上市时间。
那么，在产品研发过程中，如何才能做好产品可制造性设计呢？首先，深入了解制造工艺是做好产品可制造性设计的基础。
设计人员需要对各种常见的制造工艺，如注塑成型、冲压、压铸、机加工、3D 打印等，有清晰的认识和理解。
包括每种工艺的原理、特点、适用范围、加工精度、成本构成等方面。
只有这样，在设计产品时，才能根据产品的功能和性能要求，选择最合适的制造工艺，并根据工艺的特点和限制来优化产品的结构和尺寸。
以注塑成型为例，如果产品设计不合理，可能会导致模具结构复杂、注塑周期长、废品率高。
例如，产品壁厚不均匀可能会引起收缩不均，导致产品变形；转角处没有足够的圆角可能会造成应力集中，影响产品强度和外观。
因此，设计人员在进行注塑产品设计时，应尽量保证壁厚均匀，转角处采用较大的圆角，并合理设计浇口和排气位置，以提高注塑成型的效率和质量。
其次，简化产品结构是提高产品可制造性的重要手段。
过于复杂的产品结构不仅会增加制造的难度和成本，还会降低生产效率和产品的可靠性。
因此，在满足产品功能和性能的前提下，应尽量简化产品的结构。
比如，在机械产品设计中，减少零件的数量可以降低装配的复杂度和成本。
通过采用一体化设计或功能集成的方法，可以将多个零件合并为一个零件，从而减少装配工序和装配误差。
此外，采用标准件和通用件也可以简化产品结构，降低采购成本和库存管理成本。
标准件和通用件通常具有成熟的制造工艺和稳定的质量，而且供应充足，可以大大缩短产品的制造周期。
再者，设计时充分考虑装配的便利性也是至关重要的。
DFX可制造性设计培训课程
DFM可制造设计15th April. 2011课程提纲⏹第一部分:概述产品研发管理与可制造性设计⏹第二部分:可制造设计可制造性设计的定义 可制造性设计的分类传统设计和可制造设计的区别 可制造性设计的价值可制作性设计实施的最佳时机可制造性设计的内容R e v . 01-07 –I n t e r n a t i o n a l c e r t i f i c a t i o n s e r v i c e s课程提纲⏹第三部分、DFM 实施，应用，检查及实际事例分析为什么要建立DFM 体系？如何有效的推行----DFM 与IPD 整合产品开发⏹第四部分、DFM 与BS8887-1：2006“Design for MADE”⏹第五部分、实践案例DFM 程序及检查表R e v . 01-07 –I n t e r n a t i o n a l c e r t i f i c a t i o n s e r v i c e s第一部分产品研发管理与DFM可制造设计新产品研发的战略意义⏹知识经济时代，产品研发的地位日益提升，自主创新已成为每个企业赖以生存的根本，产品研发成为企业成败的关键。
80年代中期，新产品仅代表着企业33%的年销售额和22%的利润90年代达到企业50%的年销售额和40%的利润当前，增长至60%以上的年销售额和50%以上的利润。
⏹如何快速高效地开发新产品，不断获取新的利润增长点，是保持企业良好的发展事态和保持企业竞争力的重点。
如何提高新产品研发的质量？如何缩短新产品上市场的时间？⏹需要建立科学合理的新产品研发与管理的系统和流程先进的研发管理系统和开发平台先进的产品研发方法和开发工具新产品研发与战略地图描述战略：平衡计分卡的战略地图提高股东价值营收成长战略生产力提升战略开创经销优势提高顾客价值改善成本结构提高资产利用率股东所享价值资本运用报酬率(ROCE)产品优势顾客关系顾客价值主张作业优势产品/ 服务特性关系形象时间品质价格服务关系品牌“开创经销优势”（创新流程）“建立顾客价值”（顾客管理流程）“建立作业优势”（作业流程）“成为良好的企业公民”（法令规范与环境流程）提升无形资产的价值及对战略的贡献人力资产信息资产组织资产财务层面顾客层面内部流程层面学习与成长层面新的营收来源顾客利润贡献单位成本资产利用率顾客争取顾客延伸顾客满意产品和服务的创新新产品研发与战略地图战略主题战略目标测量指标财务构面(Financial)⏹财务成长F1资本运用回报率F2现有资产利用F3获利F4成本优势F5获利成长●资本运用回报率●现金流量●净毛利与竞争者比较的排名●单位销售成本(与竞争者比较)●销售量增长(与竞争者比较)●高级品所占销售比例●新产品的营收与毛利顾客构面(Customer)⏹让顾客有愉悦的消费经验⏹双赢的经销商关系C1使目标顾客群有愉悦购买体验C2建立与经销商的双赢关系●目标市场的占有率●神秘客访查评价●经销商毛利成长●经销商问卷调查内部流程构面(Internal) ⏹建立经销优势⏹安全与可靠⏹具竞争力的供应商⏹品质⏹社区的好邻居I1创新的产品与服务I2业界最佳经销团队I3工厂绩效I4库存管理I5成本优势I6符合规格与交期I7提升工作环境的安全卫生●新产品上市的数量和时间●新产品的投资回报率●新产品被市场接受的比率●经销商品质评价●良品率落差（下降水平）●非计划性的停工●存货水准●缺货率●运营成本(与竞争者比较)●零缺失订单●环境意外事件发生次数●工时数学习与成长构面(Learning & Growth)⏹训练有素且士气高昂的⏹工作团队L1利于行动的组织气氛L2员工核心能力与技术L3战略性资讯的获取●员工满意度调查●完成个人计分卡的比率(%)●战略性员工技能●战略性资讯（系统）的完备率产品研发管理常见问题⏹存在的问题研发系统与顾客需求之间存在较大的差距满足顾客期望顾客对服务的期望1，公司对顾客期望的认知2，产品或服务的标准及衡量方法3，实际提供的服务4，顾客对服务的实际感受顾客满意度差距顾客真正想要的产品市场/销售部门对顾客需求的理解------市场要求的产品产品开发部门对产品的理解------开发部门开发的产品生产部门实际生产出来的产品服务不尽人意产品研发管理常见问题⏹企业在产品创新、研发管理领域常见的问题：新产品推出的速度没有以前快了（竞争对手比我们快）新产品的质量没有以前稳定了（客户投诉/退货越来越多）新产品的种类/型号越来越多，但赚钱的产品却不多市场部门报怨研发部门承诺的产品推出时间不兑现、承诺的产品功能没有实现 产品开发是串行的抛砖头式的开发，产品迟迟转不了产☐产品开发没有考虑可制造性，与工厂的制造能力不匹配☐制造部门在转产时提出很多要求☐研发部门不能和采购、制造部门紧密配合，无法顺利地试制和量产 项目经理/产品经理有责无权，调不动资源（产品开发只是研发部的事）企业内部沟通的效率越来越慢（与公司内部人打交道比与外部打交道还困难） 资源总是不够（研发人员整天忙于救火，还要开发新产品）产品研发管理常见问题产品研发管理常见问题⏹导致这些问题产生的原因产品开发流程不清，产品开发的责任不明确缺乏产品开发的系统和平台，开发需求和目标缺乏结构化的定义，使得开发效率不高缺乏系统的市场管理、需求管理流程，开发目标不明确缺乏结构化的新产品开发流程缺乏并行工程缺乏科学的产品管理，开发活动无章可循，导致产品不断更新缺乏先进的研发管理系统和开发平台缺乏科学的产品研发方法和开发工具----核心问题是产品开发和制造之间的脱节产品研发管理流程及其发展趋势当前常见的管理方法和工具产品开发框架与流程目标成本计算工作表顾客需要和要求字典QFD产品策划矩阵概念开发目标成本比较概念选择矩阵Spec.文件技术规格书产品简介零件/组装展开矩阵设计过程策划矩阵目标成本跟踪控制计划CPDFMA评估FMEA工作表倾听顾客声音产品开发流程----最经典的思想----QFD质量功能展开较大的正面作用正面作用负面作用较大的负面作用关系矩阵需求1需求2需求3需求4需求5需求6需求75534241HHHHLMMMMMM LL LLL57 41 48 13 50 6 216545213685241毫米3 lbs12 寸 3英里40 psi 3英里8 atm各个“如何”之间的作用关系如何1如何2如何3如何4如何5如何6如何7产品开发流程----最新的理念和趋势----整合产品开发（IPD ）业务计划的管理与绩效评估了解市场决定市场区域分析产品组合策略与计划执行调整业务计划与最大化市场规划流程生命周期出货测评开发计划构想产品章程产品开发流程IPMT （集成组合管理团队）S P T （策略规划团队）PDT （产品开发团队）构成技术提案者构成技术提案者技术构想DCP 技术产品化DCP技术产品认定DCP构想DCP 计划DCP 发表DCP结束DCP项目管理人才管理产品基础成本法设计技校与信息工具构成技术开发流程阶段评估DCP:Decision Check Point (决策检核点)跨组织团队平台和技术的开发、标准化产品开发流程----最经典/实效的工具----APQP(CP) / FMEA / PPAPR e v . 01-07 –I n t e r n a t i o n a l c e r t i f i c a t i o n s e r v i c e sPlanningProduct Design and DevelopmentProcess Design and DevelopmentProduct and Process Validation 确认Production 生产Feedback Assessment and Corrective ActionPilot 试生产Launch 投产ConceptInitiation/Approval Program ApprovalPrototype 样件Planning产品质量先期策划和控制计划APQP(Advance Product Quality Planning and Control Plan )版本：h y -A P Q P -0102产品开发流程----最经典/实效的工具----APQP(CP) / FMEA / PPAP产品开发流程----最经典/实效的工具----APQP(CP) / FMEA / PPAPR e v . 01-07 –I n t e r n a t i o n a l c e r t i f i c a t i o n s e r v i c e s潜在失效模式及后果分析FMEA(Potential Failure Mode and Effects Analysis)----DFMEA产品开发流程----最经典/实效的工具----APQP(CP) / FMEA / PPAP产品开发流程----最经典/实效的工具----APQP(CP) / FMEA / PPAPR e v . 01-07 –I n t e r n a t i o n a l c e r t i f i c a t i o n s e r v i c e s潜在失效模式及后果分析FMEA(Potential Failure Mode and Effects Analysis)---PFMEA产品开发流程----最经典/实效的工具----APQP(CP) / FMEA / PPAP产品开发流程------最实效的工具----过程FMEA产品开发流程----最经典/实效的工具----APQP(CP) / FMEA / PPAPControl Plan 控制计划Product development process 产品开发过程R e v . 01-07 –I n t e r n a t i o n a l c e r t i f i c a t i o n s e r v i c e sContract Review Program PlanDFMEA Team Feasibility Commitment Produce Process Flow Diagrams Conduct Process FMEA Develop Control Plan Work Instruction Development Product and ProcessValidation Ensure Continuous ImprovementPhase I Phase II Phase II Phase III Phase III Phase III Phase III Phase IV Phase VDetermine Customer Expectations and Plan for QualityIdentify Key CharacteristicsDetermine Risk and FeasibilityAssociate Characteristics with Process Steps and Identify KeyCharacteristics Expose Sources of Variation and Finalize Key Characteristics Determine Methods to Improve Process and Control VariationImplement Control Plan and Standardize the ProcessEnsure Customer Expectations are Met Exercise Management OversightThe Target and The Goal 产品开发的目标和目的R e v . 01-07 –I n t e r n a t i o n a l c e r t i f i c a t i o n s e r v i c e sLink Between the DocumentsR e v . 01-07 –I n t e r n a t i o n a l c e r t i f i c a t i o n s e r v i c e sProcess Flow Operation Number Product/Process Characteristic Incoming Sources of VariationPFMEAControl PlanVariation ClassWork InstructionsAPQP 与PFEMA 的关系R e v . 01-07 –I n t e r n a t i o n a l c e r t i f i c a t i o n s e r v i c e sWork InstructionsPFMEAChange in detection Change in occurence Change in severityControl PlanDesign ChangeOther ActionororororAPQP 与Control Plan 控制计划R e v . 01-07 –I n t e r n a t i o n a l c e r t i f i c a t i o n s e r v i c e sFirst/Last PieceMistake ProofingControl PlanP/M ChecklistQuality ChecklistDocumentation Development 产品开发文件R e v . 01-07 –I n t e r n a t i o n a l c e r t i f i c a t i o n s e r v i c e sDevelop Process FlowListingCheck for CustomerRequirementsEnter Every “Major” Process from Flow Listing into FMEAForm Give carefulconsideration to what you consider a “Major”process Develop FMEA Element for EveryProcessUse the appropriate RPNnumbers andconsiderations of other appropriate information / data to determine CriticalcharacteristicsDevelop the Control Plan with Critical CharacteristicsDevelop controlmechanisms appropriatefor Critical characteristics.Give careful consideration to defining Control Plan stages Prototype Pre-launch ProductionPPAP 生产件批准----产品开发过程告一段落R e v . 01-07 –I n t e r n a t i o n a l c e r t i f i c a t i o n s e r v i c e s产品开发流程----最经典/实效的工具----APQP(CP) / FMEA / PPAP ⏹TS16949核心工具----APQP(CP) / FMEA / PPAP 等推荐的是一个非常经典的产品开发的过程⏹优点：产品设计开发的系统工程，不仅提高设计开发的可靠性，同时在设计过程就考虑到生产过程的质量控制计划，便于质量控制。
DFM可制造性设计高级课程
DFM可制造性设计高级课程目录一、课程介绍（Course）....................................... 错误!未定义书签。
二、讲师介绍（Trainer）...................................... 错误!未定义书签。
三、提交需求（Needs）........................................ 错误!未定义书签。
四、联系咱们（Contact）...................................... 错误!未定义书签。
附、淘课介绍（Taoke）........................................ 错误!未定义书签。
附1 淘课商城................................................ 错误!未定义书签。
附2 培训宝工具.............................................. 错误!未定义书签。
附3 培训人社区.............................................. 错误!未定义书签。
附4 淘课企业学习研究院...................................... 错误!未定义书签。
一、课程介绍（Course）概要信息课程时长:16小时讲课讲师：课程价钱：课程编号：106291培训受众1.工艺治理人员，包括项目工艺总师，工艺室主任、副主任，主管工艺总工程师等；<br/>2.电子设备电路设计人员，包括电路设计工程师和高级工程师；<br/>3.电子设备装联工艺技术人员，包括工艺设计工程师和高级工程师；课程收益提高电子产品电路设计和工艺技术水平，填补高等院校教学空白，缩短研制生产周期，知足市场需求。
课程大纲Ⅰ.电路可制造性设计的必要性电子装联技术是电子装备制造基础支撑技术，是衡量一个国家综合实力和科技进展水平的重要标志之一，是电子装备实现小型化、轻量化、多功能化和高靠得住性的关键技术。
工业产品设计理念
工业产品设计理念
工业产品设计是将科技与艺术结合起来，创造出能够提高生产效率和用户生活品质的产品。
工业产品设计理念包括以下几个方面： 1. 人本主义设计理念：以人为本，关注用户需求和体验，使产品更加贴近用户的生活。
2. 可持续发展设计理念：考虑环境保护、资源节约，设计出符合节能环保、可持续发展的产品。
3. 简约设计理念：简约不等于简单，是将精华提炼，创造出简单而优雅的产品。
4. 创新设计理念：通过科技和艺术的结合，将传统工业产品进行创新，提高其性能和竞争力。
5. 工程性设计理念：强调产品的结构、制造工艺和可维修性，保证产品的质量和可靠性。
工业产品设计需要设计师具备良好的审美、工程和市场意识，将用户需求转化为产品的设计，创造出更加美观、实用和高效的工业产品。
- 1 -。
可制造性设计
可制造性设计在当今的制造业领域，可制造性设计（Design for Manufacturability，简称 DFM）正发挥着越来越关键的作用。
它不仅仅是一种设计理念，更是一种能够显著提升产品质量、降低成本、缩短生产周期，并增强企业竞争力的有效手段。
什么是可制造性设计呢？简单来说，就是在产品设计的早期阶段，就充分考虑到产品制造过程中的各种因素和限制，以确保设计出来的产品能够高效、高质量且低成本地被制造出来。
这意味着设计师不能仅仅关注产品的功能和外观，还必须对制造工艺、材料选择、生产设备、装配流程等方面有深入的了解。
可制造性设计的重要性怎么强调都不为过。
首先，它能够大幅降低生产成本。
在设计阶段就考虑到制造的便利性，可以避免后期因为设计不合理而导致的反复修改和调整，减少了废品和返工的数量，从而降低了材料和人工的浪费。
比如，一个零部件的设计如果过于复杂，不仅加工难度大，而且容易出现尺寸偏差，增加废品率。
但如果在设计时就对其结构进行优化，简化形状，采用标准化的尺寸和工艺，就能大大提高生产效率，降低成本。
其次，可制造性设计有助于缩短产品的生产周期。
通过提前规划好制造流程，合理安排工序，可以减少生产过程中的等待时间和物流环节，让产品能够更快地从设计图纸走向市场。
在竞争激烈的市场环境中，时间就是金钱，能够提前推出产品往往意味着能够抢占更多的市场份额。
再者，可制造性设计能够提高产品的质量和可靠性。
因为在设计阶段就对制造过程中的潜在问题进行了充分的评估和预防，所以产品在生产出来后更不容易出现质量缺陷，减少了售后维修和召回的风险，提升了客户的满意度和品牌的声誉。
那么，如何实现可制造性设计呢？这需要设计团队与制造团队之间的紧密合作和有效沟通。
设计人员要深入了解制造工艺和流程，制造人员也要积极参与到设计过程中，提供实际生产中的经验和建议。
此外，还需要借助先进的设计软件和工具，对产品的制造过程进行模拟和分析，提前发现可能存在的问题，并及时进行优化。
可制造性设计知识
– –
波峰焊工艺对PCB设计的需求
•
–
波峰焊工艺对PCB设计的需求
重量、热量分布均匀原则：元器件在PCB上布局应尽可能有规 则均匀地分布排列（特别是大器件），以便在波峰焊接时，元 件能得到均匀的焊接热量，PCB在传送过程中也不易偏斜，从 而减少虚焊、连焊、焊不到位等焊接不良现象。这样，元器件 的焊接质量就会提高。 插件元件应尽量布于PCB的同一层，以减少手工焊接器件数量， 这样生产效率及产品质量都会得到提高。热冲击、热应力以及 耐清洗性能都能符合要求。一般其应能在260℃时受热10S左右。 元器件在PCB上的方向排列统一原则：元件在PCB上的方向以 及极性排列应有规律。原则上应随元件类型的改变而变化，针 对普通极性器件应尽可能地采取统一方向、统一极性、统一间 距排列，这样有利于插件、维修、检测。元件间距应符合相关 国家标准或IPC系列标准。一般两个元件之间距应≥1mm 大间距SOP器件管脚排列方向应平行于锡流方向，并应尽量设 置把不用的引脚置于后过波峰的一边；而DIP器件的管脚方向应 尽量垂直于锡流方向。避免屏蔽及阴影效率应的发生。
可制造性设计的英文解释为：Design for Manufacturing. 可缩写为：DFM。它主要是研究产品本身的物理特征与 制造系统各部分之间的相互关系，并把它用于产品设计 中，以便将整个制造系统融合在一起进行总体优化，使 之更规范，以便降低成本，缩短生产时间，提高产品可 制造性和工作效率。它的核心是在不影响产品功能的前 提下，从产品的初步规划到产品的投入生产的整个设计 过程进行参与，使之标准化、简单化，让设计利于生产 及使用。减少整个产品的制造成本（特别是元器件和加 工工艺方面）。减化工艺流程，选择高通过率的工艺， 标准元器件，选择减少模具及工具的复杂性及其成本。
《生产作业与管理》在线考试考前辅导资料
《生产作业与管理》在线考试考前辅导资料一、参考教材本门课程的参考教材为《生产与运作管理》，刘丽文主编，清华大学出版社，2006版；陈荣秋，马士华主编的《生产运作管理》，机械工业出版社，2004版。
学员也可根据实际情况选用其它相似的教材，也可以参照兰州大学网络教育学院网站上的课程视频进行相关内容的学习。
二、考试题型考试的主要题型包括单选题、判断题、综合题和简答题。
单选题(每题4分共10题总分值40分) 、判断(每题2分共10题总分值20分) 、综合题(每题20分共1题总分值20分) 和简答题(每题10分共2题总分值20分)考试题型主要考察学生对于生产与运作管理课程学习中重要概念的理解，对于生产与运作管理的基本理论和方法的掌握，运用生产与运作管理专业知识，对生产与运作管理实际问题的综合理解和把握。
三、考试知识点、复习题、例题归纳参考1.知识点(1)成组生产单元按零件组的加工工艺选择设置。
(2)生产与作业战略中，属于产品设计和工艺方面战略决策的是工程设计形式。
(3)劳动定额是企业基础定额之一。
(4)杜邦模式属于企业内部循环经济模式。
(5)经验估工法是劳动定额的制订方法。
(6)工作研究中，过程分析符号“□”的含义是检验。
(7)在生产与作业过程中，实现产品的使用价值的最基本阶段是基本生产过程(8)关键路线上各项作业时间的总和就是工程项目的总工期。
(9)在批量生产方式下，加工对象发生变化或作业更换时所发生的费用，属于生产准备成本。
(10)并行工程是缩短生产周期的重要方法。
(11)适用制定质量管理的实施计划以及预测系统可能发生的问题并预先质量措施控制质量管理的全过程的方法是PDPC法(12)生产与作业系统中，起综合性作用的生产要素是劳动力。
(13)企业系统的整体性是指企业经营活动是为了实现整体目的。
(14)为了企业正常经营的需要而建立的库存属于经常库存。
(15)生产与作业过程的符号表示法中，“Δ”表示制品处于停留状态。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
§12-3-4
光刻验证及规则检查系 统-SiVLTM
使用光刻验证及光刻规则检查工具 SiVLTM 中的设计 布局规则检查（ LRC ）工具，能够快速准确地保障 亚波长曝光条件下的硅晶圆片实现原始设计布局希 望达到的功能。 SiVL-LRC TM 是保障集成电路顺利完成光刻制程环 节的可制造性设计工具，用于验证亚波长曝光条件 下电路布局在硅晶圆上的虚拟实现。 SiVL-LRC TM 工具的应用起始于读取与电路布局密切相关的数据， 进而在进行光学邻近效应校准的基础之上完成虚拟 光刻。
图12.3 OPC版图校正技术示意
§12-2-4 实现光刻校准的工具软件
Synopsys 公司为实现光刻校准技术研发出两 款 商 用 的 光 刻 校 准 软 件 工 具 ： Progen 和 Proteus 。其中， Progen 为光学邻近效应建 模及光学邻近效应仿真工具。基于Progen 环 境下，用户可以建立用于光刻校准的光学邻 近效应模型，用户则可依据业已建立的虚拟 模型与经验数据相匹配。显然，Progen 所建 立的模型可被Proteus校准引擎调用。
图12.2 新的DFM设计理念及设计流程
§12-1-2
DFM与工艺可变性之间的 关系
集成电路工艺制程本身固有诸多的不稳定因素， 诸如：温度控制上的误差、热加工恒温区内的温 度误差、工艺加工时间的误差、化学试剂的浓度、 掺杂水平的差异，以及晶圆之间、同一晶圆上晶 粒（电路管芯）之间及同一晶粒（电路管芯）内 不同晶体管之间的细微差异都会导致不同的结果。 随着管芯特征尺寸的不断缩小，细小的物理变化 就会导致相当大的电学特性变化。
§12-2-1 光刻技术的现状与发展
光刻技术是集成电路制程技术的“瓶颈”，是微电子 加工、制程技术的核心。自 1973 年世界上第一台光刻 机在荷兰 Philips Inc. （菲利普）诞生，到 1977 年美 国 的 GCA Inc. 率 先 推 出 第 一 台 商 品 化 机 器 Mann48000SW 。此后短短的几十年里，光刻的发展可谓 日新月异，突飞猛进。
图12.1 DFM成为影响管芯良品率的决定性因素
§12-1-1 DFM 技术的实现流程
从事掩模设计工具（后ຫໍສະໝຸດ 设计工具）研究与 开发的专家与学者们认为， DFM 是一个多维 问题，需要二个方面来支撑：一是商业方面， 包括商业模式、销售激励和投资回报率 (ROI) 等等；二是技术层次，包括较高的测试手段： 如曝光孔径NA的测定、圆偏振光测试 (CPLCircularity Polarization Light ) 、先进 的照明技术、光学邻近效应校准技术（OPCOptical Proximity Correction）等等。
§12-2-3 光学邻近效应校准技术
光 学 邻 近 效 应 校 准 技 术 又 被 称 为 OPC （ Optical Proximity Correction ）技 术，事实上，OPC技术的理念提出的较早， 起源于上世纪 70 年代。当时，有专家使 用专用装置，提高晶圆表面的平面图形 转移水平来得到具有更小特征尺寸的电 路布局。OPC技术通过掩膜设计阶段的补 偿，来弥补因光学衍射和光刻胶因素造 成的光刻图形失真。
§12-2-4-2 Proteus-光刻校准工具
Proteus为用于光刻校准的仿真工具。Proteus 能够实现可靠、精确的全晶圆芯片的光学邻近 效应校准，并可以最快的转换速度生成简洁的 输 出 文 件 。 Proteus 要 经 过 四 个 步 骤来 完 成 GDSII或者OASIS（版图设计）文件的处理，他 们分别是：预处理步骤、层次管理步骤、校准 步骤和校准版图的分析及比较。
§12-3-5 虚拟掩模步进曝光模拟Virtual Stepper
Synopsys Inc. 的 Virtual Stepper®工具用于提供提 高光掩模品质的集成化解决方案。 Virtual Stepper 能够将真实缺陷与无害缺陷区分开来，并据此确定掩 模缺陷对光刻的影响程度。 Virtual Stepper 采用由 检验工具生成的光学图像，模拟出可能在晶圆上生成 的刻蚀图形，以此来评估光掩模的实际品质，用来分 析和预测光掩模缺陷对晶圆最终的光刻图形可成像性 所造成的影响。
§12-3-2 掩模综合工具
Synopsys Inc. 提供的掩模综合工具主要有 Proteus 和 iN-Phase。 （1）ProteusTM ProteusTM 综合工具用于建立修正模型、可实现全晶圆 光学邻近效应修正、分析修正与未修正布局方案的功 能强大的设计环境。ProteusTM 具有高级可编程特征及 灵活性，能够使设计人员在该工具环境下达到工艺目 标与约束条件之间的最佳匹配。ProteusTM 的核心修正 引擎引入了高效的层次化管理器及特有的高速仿真算 法。ProteusTM 可在多台计算机之间实现数据的高效并 行处理，以获得可靠、精确的全晶圆芯片的修正和海 量的数据输出文件。
第十二章
可制造性设计理念
引言
我们在第十一章的一开始，就提到可制造性设计DFM （ design-for-manufacturability ）这一概念。并 概述了可制造性设计这一概念的内涵。可制造性设 计（DFM）也被有些专家和学者理解或译为“面向生 产或面向制造的设计”。近年来，又出现了一种 “面向成品率的设计”（ design-for-yield ， DFY ） 的提法，但含义大同小异，其内涵是接近的。本章 教学内容，我们将可制造性设计上升为“理念的高 度”，以更高的起点来认识和剖析可制造性设计理 念所应当涵盖的内容。
§12-3-1 良品率分析工具： PrimeYield
PrimeYield 是实现 65nm 或更小特征尺寸工艺的优品率 设计与分析的套装工具，客观上， PrimeYield 增强了 PrimeTime 静态时序分析工具及 Star-RCXT 参数提取工 具的功能。Prime Yield可有效地整合设计环节与制造 流程，可精确地预测出设计阶段造成的机制（designinduced mechanisms ） 所 形 成 的 制 造 公 差 （ manufacturing tolerance ）。 PrimeYield 可将自动 矫正（automated correction guidance）的信息提供 给上游设计执行工具。
§12－1 纳米级IC可制造性设计理念
当半导体技术进入纳米时代时，硅芯片在制造过程 中的微小差异变得越来越值得注意，尤其是一些关 键性的差异之处已经开始影响良品率的提升。如： 对管芯的漏电流、功耗、散热、电源电压降低、信 号完整性（ SI ： Signal Integrality ）以及子波长 刻蚀等电气及物理效应对芯片性能的影响日益突出， 从而导致纳米级芯片的设计更为复杂和困难，使设 计师无法成功地完成一次性流片并使管芯性能达到 最优。在纳米级管芯的结构设计中，工程师们所面 临的是漏电流难以控制，这样就会增加整体功耗。
§12-3-6
TCAD可制造性设计工具
Synopsys Inc. 最 新 发 布 的 TCAD 工 具 命 名 为 Sentaurus-TCAD 系列（本教程第十一章《现代可制 造性设计》中已对 TCAD 工具中的工艺级仿真及工艺 级可制造性设计工具及其使用进行了较为详细的介 绍）。基于Synopsys Inc.推出的Sentaurus-TCAD系 列化的可制造性设计工具及可制造性设计平台，将 极大规模（ 65 或 45 纳米以下）集成电路制造级可制 造性设计的集成化和一体化优化的水平提高到了极 致。 Sentaurus-TCAD 系列可制造性设计工具堪称第 五代集成电路可制造性设计工具，已初步得到了 IC 制造级可制造性设计业界专家的认可与好评。
§12-3-3
掩模数据准备工具CATSTM
掩模数据准备工具CATSTM可提供光掩模制造 数据处理的全套解决方案。事实上，掩模数 据准备工具CATSTM已成为掩模制造数据处理 的标准。CATSTM作为功能强大的软件包，具 有分布式扩展为多机并行处理的能力，嵌入 直观的图形软件包，支持所有的顶尖掩模制 造需求。
§12-2
提高可制造性优品率的OPC技术
光学邻近效应校准（OPC）技术是用来提升晶圆制程可 制造性优品率的重要技术。 众所周知，光刻是集成电路工艺制程中极为重要的加 工环节，也是影响和制约晶圆、管芯优品率的关键技 术瓶颈。 光刻制程过程中，通过曝光及选择性刻蚀等步骤，将 掩模图形转移到硅晶圆片上。没有光刻技术的进步， 集成电路就不可能从微米进入深亚微米再进入纳米时 代。光刻系统的先进程度及光刻过程的技术含量决定 了光刻水平的高低。
§12-3 Synopsys 可制造性设计解决方案
Synopsys的所有可制造性设计工具软件产品作为将设计 环节与制造环节结合为一体的 DFM （可制造性设计）解 决方案。毫无疑问， DFM （可制造性设计）解决方案加 快了晶圆芯片达到较高优品率的研发速度、缩短了研发 的周期。正是掩膜综合及光学邻近效应校准工具软件的 应用，通过提高光刻刻蚀的图形分辨率及降低掩膜版的 设计与制造成本，使得晶圆芯片优品率得以提高。 Synopsys Inc. 处于业界领先的 CATS 掩膜数据准备工具 已在诸多规模化的晶圆制程线及掩模制造车间得到了实 质性的验证，并通过图形和分布式工艺对掩模级的设计 进行了成功的快速处理。
§12-1-3 DFM工具的发展现状
当代，DFM技术已成为半导体产业中一项至关重要的 技术，是保障半导体产业继续高速、持续发展的重 要技术，DFM技术在半导体业界占有举足轻重的地位。 进入 DFM 技术领域、创建了 DFM 技术平台已成为必须。 为提高可制造性设计的预测水平、控制水平及良品 率的保障，基于DFM技术的不断完善，产生出一系列 设计规则、DFM模型及DFM套件。例如：台联电（UMC） 宣布将针对发展90nm SOC晶圆而推出完整的DFM技术 链组件。此外，以 Synopsys 为主体的 IC 设计工具供 应商已同 TSMC （台积电）合作，在常规设计工具的 设计流程中提供 DFM 工具接口，使 DFM 数据顺利导入 到常规设计流程中。