Gemeinsam Chips testen: Was kann Vietnam lernen?

Es gibt ein Zentrum in Vietnam für Chip-Tests. Die Abkürzung ist VNMPW/CC. Das Zentrum nutzt das Modell Multi-Project Wafer. Das ist wie eine gemeinsame Fahrt im Auto: Einige Gruppen kaufen zusammen einen Wafer. Jede Gruppe bekommt ein kleines Stück. Dort druckt sie ihren eigenen Chip. Das Zentrum bezahlt alle Kosten im ersten Jahr und einen Teil der Kosten in den nächsten Jahren.

So muss keine Gruppe allein alle Kosten bezahlen. Die teuersten Kosten sind die Kosten für die optische Maske. Sie können einige Millionen Dollar kosten. Man braucht sie für jeden Test der Produktion. Man nennt das Tape-out. Damit prüft man das Design.

Das klingt einfach. Aber die Welt nutzt das Multi-Project-Wafer-Modell schon seit 40 Jahren. Dabei gab es viele Probleme. Dieser Artikel erzählt von den wichtigsten Problemen. Daraus können wir lernen.

MOSIS: Kein Geld mehr, Studenten allein gelassen

Im Jahr 1978 gibt Lynn Conway einen Kurs am MIT. Das Thema ist das Design von sehr kleinen Mikrochips mit sehr vielen Transistoren. Man nennt das VLSI. Sie sieht: Die Studenten haben viele gute Ideen, aber kein Geld für einen Test. Deshalb organisiert sie eine gemeinsame Produktion. So werden die Designs wirklich produziert. Das ist der erste Kurs mit vielen Universitäten und vielen Projekten in der Geschichte.

Drei Jahre später gründet DARPA MOSIS. DARPA ist eine Behörde für Forschung in den USA. Sie nutzt offiziell dieses Modell. Bis zum Jahr 2010 hilft MOSIS bei vielen zehntausend Designs. Das ist eine große Zahl für ein Programm, das nur wenige Menschen kennen.

Aber das Leben ist nicht wie ein Traum. Heute arbeitet MOSIS vor allem für Firmen. Das Programm für Universitäten ist gestoppt. Das öffentliche Geld wird immer weniger. Deshalb muss das Programm selbst Geld verdienen. Es braucht Kunden, die bezahlen. So verliert es sein erstes Ziel: armen Studenten mit Chips beim Lernen zu helfen. Wenn ein öffentliches Programm kein gutes Geld-System hat, hilft es am Ende nicht mehr den Menschen, für die es gemacht wurde.

Europractice: 30 Jahre sind mehr als nur Wafer teilen

Europractice in Europa ist wie MOSIS. Es startet im Jahr 1995. Es bekommt Geld von der EU. Deshalb können nicht nur die besten Universitäten mitmachen, sondern auch viele normale Schulen. Sie können forschen und neue Ingenieure ausbilden.

Heute hilft Europractice jedes Jahr mehr als 600 Universitäten und Instituten. Es gibt alles: billige Werkzeuge für das Design, Produktion, Training und technische Hilfe. Europractice denkt nicht: MPW ist nur Wafer teilen. Es versteht: Forscher und Studenten müssen einen Test machen und den eigenen Chip in der Hand halten. Aber sie brauchen auch Design-Werkzeuge und Unterricht. Erst dann werden sie gute Fachleute.

Europractice bleibt mindestens bis zum Jahr 2028. Im Februar 2026 bekommt eine Gruppe von fünf Partnern Geld von der EU. Die Gruppe wird von imec geleitet. Damit kann das Programm bis September 2028 arbeiten. Nach 30 Jahren braucht es immer noch Geld vom Staat. Das zeigt: Ein MPW-Modell kann nur sehr schwer allein überleben. Es braucht lange Hilfe vom Staat.

CIC in Taiwan: Mehr Erfahrung für Chip-Ingenieure

Wenn man über Chips in Taiwan spricht, kennen alle TSMC. Aber nur wenige kennen CIC. CIC ist das Chip Implementation Center. Es organisiert Tape-out. Seine Rolle ist wie MOSIS oder Europractice.

Von 1985 bis 1988 wächst die Zahl der Chip-Design-Firmen in Taiwan schnell von 8 auf 50. Bis 1999 werden 91% ihrer Produktion von Firmen im eigenen Land gemacht. Diese Firmen produzieren Chips für Kunden. Es gibt Tape-out in der Nähe, billig und einfach. Deshalb gibt es schnell viele neue Firmen für Chip-Design.

Ein interessantes Detail kommt vom Institut ITRI. Es gilt als Wiege der Chip-Industrie in Taiwan. Dort entstehen TSMC und CIC. ITRI lässt jedes Jahr 15% der Mitarbeiter gehen. Das klingt dumm, aber es ist eine Methode: Das technische Wissen geht so in private Firmen. Denn die Erfahrung mit echten Chips ist in den Köpfen der Menschen, nicht in Dokumenten. Das ist sehr wichtig. Kosten für Tape-out und Test teilen ist nicht das Ziel. Es ist nur eine Phase. Ingenieure bekommen mehr Erfahrung. Dann bringen sie das Wissen in die ganze Industrie.

Indien: Klare Zahlen im Bericht

Indien startet spät im Jahr 2021. Aber es zeigt die Zahlen sehr klar und vollständig: 24 Start-ups bekommen Hilfe. Sie bekommen fast 4,30 Milliarden Rupien von Investoren. Ungefähr 67.000 Studenten und mehr als 1.000 Ingenieure aus Start-ups nutzen Design-Software. Die Regierung bezahlt die Lizenz für die Software. Man nennt sie EDA. 122 Designs von Universitäten machen Tape-out mit 56 erfolgreichen Chips bei 180nm. Start-ups machen 16 Tape-outs mit 6 guten Chips bei moderner Technik bis zu 12nm.

Sie sagen nicht nur allgemein "wir haben sehr viel geholfen". Sie sagen: Wie viele Chips laufen wirklich dank dem gemeinsamen Tape-out. VNMPW/CC sollte diese Methode für Berichte lernen.

Drei Säulen sind nicht genug

Ein erfolgreiches MPW-Modell braucht drei Säulen: Fab für Produktion plus EDA für Design-Werkzeuge plus Training für Ausbildung. Das ist richtig, aber nicht genug. Es fehlt die vierte Säule: Testing und Packaging, also Messen und Verpacken.

Das ist für Vietnam besonders wichtig. Nach dem Tape-out hat man einige zehn Die in der Hand. Ein Die ist ein kleiner Schaltkreis auf dem Wafer nach der Produktion. Man nennt es auch Bare Die. Aber mit einem nackten Die kann man nichts machen.

Man muss es verpacken. Dann wird es ein Chip mit Pins für die Platine. Dann muss man es testen. So weiß man: Läuft es richtig wie im Design? Gibt es Timing-Fehler? Das heißt: Die Signale sind nicht schnell genug für die Uhr. Gibt es Leakage-Fehler? Das heißt: Strom läuft weg, das kostet Energie und macht Wärme. Oder gibt es einen anderen Fehler?

Diese zwei Schritte sind mit einer kleinen Zahl - zum Beispiel einige zehn Chips für ein Forschungsprojekt - in Vietnam sehr, sehr schwer. Warum? Weil Firmen für Packaging und Testing in der Welt große Zahlen gewohnt sind, tausende oder Millionen Chips auf einmal.