2024集创赛职业技能赛项杯赛题目——紫光教育职业技能杯

紫光教育职业技能杯

一、杯赛题目：基于虚实联动技术的集成电路工艺制造

二、杯赛背景：

工艺制造方向是集成电路产业链（设计、制造、封测和应用）的重要组成部分，但在职业院校的学科竞赛方面，工艺制造相比于设计和测试，是一个比较难比赛和支持的方向，具体体现在：

1. 传统的工艺虚拟仿真流程操作类的比赛题目较为简单，以虚拟设备的操作和考核题的解答为主，无法进行解析仿真，比赛属性不足。

2. 在本科竞赛比较常见的以SILVACO和Sentaurus为代表的TCAD工艺解析仿真类型的比赛题目对于职业院校的学生来讲又过于复杂，同时这些软件均为国外软件，无法自主可控。

基于上述问题，本次比赛按如下方式开展：

在初赛阶段，采用与传统工艺虚拟仿真流程操作类相似的方式进行，以线上统一考试方式进行考核，提前将虚拟仿真软件部署到参赛队员的电脑上，供参赛队员训练使用。

在全国总决赛阶段，使用“虚实联动”竞赛设备进行制造工艺解析类型的比赛，竞赛设备会提前发放给晋级总决赛的选手熟悉比赛题目并进行比赛训练。“虚实联动”竞赛设备中包含国产自主可控的TCAD工艺仿真系统，并且为了降低职业院校参赛队员的上手难度，对复杂的TCAD工艺仿真系统进行封装，核心内核基于商用TCAD仿真器，开放关键单步工艺（氧化、光刻、离子注入等）和对应的核心操作参数（氧化时间、氧化温度、离子注入剂量、离子注入能量、离子注入角度等）作为可调量，供参赛者自由组合使用，并且采用中文勾选式方式进行交互，无需写代码脚本。为了符合职业院校的实操要求，“虚实联动”竞赛设备不仅使用软件系统进行支持，还引入半导体参数测试设备对工艺制造结果进行电学特性测量，加强学生动手实践操作能力的考核。

三、赛题任务：

1. 初赛

初赛采用线上统一考核的方式进行，主要考察参赛者的集成电路工艺制造相关知识储备和实操能力，所有考核内容均来自初赛阶段提供给各个参赛选手的虚拟仿真软件，请参赛者基于虚拟仿真软件进行赛前准备和训练。

本次比赛，虚拟仿真软件包括三个平台：

《集成电路工艺制造生产实训平台》：以Foundry工艺工程师的身份，完成全部工艺线操作流程，涉及到数十种设备的操作，学生可以完成典型的集成电路器件和电路的制造，整体制造环境与现代代工厂的制造环境一致，包括自动化天车系统等自动化设施。

《集成电路制造设备认识实训平台》：包括常用的集成电路工艺制造设备，例如：EUV光刻机、离子注入机、氧化炉、金属刻蚀机、槽式清洗机、物理气相沉积设备、激光退火设备、金属有机化学气相沉积设备、硅外延设备、原子层沉积设备、退火炉、扩散炉、低压化学气象沉积设备、硅刻蚀机、介质刻蚀机、光刻胶刻蚀机、化合物刻蚀机等的原理介绍、设备结构、设备内部运转过程、设备面板操作、设备动态效果动画等。

《集成电路制造后封测实训平台》：包括传统封装和先进封装，针对传统封装，完成传统封装设备操作，例如：减薄、划片、芯片粘结、引线键合、注塑、电镀、激光打标和切筋成型。针对典型的传统封装流程进行实训，包括DIP、SOP、LQFP和TO-220的封装流程实训。针对先进封装，包括典型先进封装设备的操作，例如：有机薄膜涂覆机、回流焊炉、倒装芯片键合机、填料涂布机、植球机等。针对典型的先进封装流程进行实训，包括：芯片尺寸封装、晶圆级扇入和扇出封装、系统级封装等。

2. 全国总决赛

总决赛采用线下统一比赛的方式进行，使用所提供的集成电路“虚实联动“竞赛设备，完成指定集成电路的制造、测试和性能调优工作。

比赛现场将给出所需要制造的集成电路类型、制造约束条件、制造后测试要求和制造性能优化要求。参赛者首先要根据赛题给出的集成电路类型和约束条件，完成工艺制造过程。然后，根据给出的测试要求，通过半导体参数分析仪进行电学特性的测试。测试完成后，根据给出的优化要求，尝试优化工艺制造过程和相关参数。具体为：

集成电路类型：将从扩散电阻、二极管、JFET、MESFET、双极型晶体管和MOSFET六种器件中挑选一种进行比赛。
制造约束条件：主要包括集成电路制造过程中的结构约束和制造参数约束。
制造后测试要求：主要包括集成电路制造后需要测量的电学特性要求。
制造性能优化要求：比赛现场将指定一个性能指标作为优化参数，参赛者尽可能优化该目标。

为了能更清晰进行说明，我们给出一个样题供参赛者参考，样题在附件中。

为了能让参赛者更好的参加比赛，我们将在总决赛前为参赛队员提供训练设备，该设备包含上述全国总决赛的全部六类器件的竞赛内容，并提供详尽的培训和教程指引，方便参赛选手训练和备赛使用。

四、杯赛阶段

1. 初赛相关技术资源发放

选手报名完成后，本赛项承办企业会给每位参赛者发放虚拟仿真软件安装包，并协助安装软件License到参赛选手个人电脑上，供选手训练和备赛使用。

2. 初赛比赛（线上）

初赛比赛将统一安排在6月底进行（暂定，具体以通知时间为准），比赛前，会安排考核平台的培训。

3. 全国总决赛相关技术资源发放

在确定晋级总决赛的名单后，我们将安排培训，并提供若干台竞赛设备发放给晋级总决赛的选手提前熟悉比赛设备并进行比赛训练，该设备包含上述全国总决赛的全部六类器件的竞赛内容，并提供详尽的培训和教程指引，方便参赛选手训练和备赛使用。竞赛设备数量有限，具体由本赛项支持企业协调流转。

4. 全国总决赛比赛（线下）

总决赛将统一安排在8月初（暂定，具体以通知时间为准），在江苏信息职业技术学院线下举行，参赛选手基于现场提供的集成电路“虚实联动“竞赛设备，完成现场给出的集成电路制造、测试和性能调优工作，具体比赛赛题以现场给出的赛题为准，附件为参考样题。

五、评分标准

1. 初赛

初赛采用线上统一考试的方式进行，均为客观题，由考试系统自动判卷并给出比赛成绩，考试系统将在初赛比赛前安排培训。

2. 全国总决赛

现场裁判评分标准如下，均为客观评判：

大项	内容	分值	评分要求	备注
集成电路工艺制造过程	1.需要满足结构约束	20分	评判参赛者所设计的器件结构是否与赛题给出的器件结构一致。如不一致，每错一处扣3分，扣完为止。
集成电路工艺制造过程	2.需要满足制造参数约束	20分	评判参赛者所设计的器件参数是否在赛题给出的器件参数的目标范围内。如不一致，每错一处扣4分，扣完为止。
集成电路制造后测试过程	使用半导体参数分析仪正确测试所制造的集成电路	10分	在上述制造过程约束条件得到满分的所有参赛队中，评判参赛者所测试内容是否为题目要求的测试内容，如是，则本项满分，如不是，则本项不得分	如上述制造过程约束条件未能得满分，本项不得分
集成电路制造性能调优过程	通过调整制造过程和参数，优化目标结果	50分	在上述测试过程得到满分的所有参赛队中，按各个参赛队所得到的优化目标的优劣从高分到低分排序，确定参赛者最终名次。	如上述测试过程未能得满分，本项不得分