知识驱动下集成电路光刻工艺智能设计方法研究

摘要

在当今以信息和知识为主导的“知识经济”时代中，知识的继承、集成、管理乃至创新是各领域迫切需要解决的问题。知识驱动下的产品设计开发，已受到越来越多的关注。集成电路工艺开发过程中具有工艺路线长、工艺过程高度复杂以及工艺设计与环境经验相关的特点。现有的集成电路工艺设计存在着知识总结难、问题求解难、知识重用难等尚未解决的难题，因此开发智能化的集成电路设计平台成为当前集成电路工艺设计的迫切要求。随着集成电路设计行业的迅速发展，如何开发集成电路工艺设计的智能化系统、提高对制造周期的快速反应能力、提高集成电路设计效率和设计过程的自动化水平成为制约集成电路工艺设计需要迫切解决的问题。本文从人工智能算法在集成电路工艺设计上的应用角度出发，将知识工程技术引入集成电路工艺设计过程中，以集成电路光刻工艺设计为例进行了系统地讨论和研究，提出了知识驱动下的集成电路光刻工艺智能设计方法。基于此提出了集成电路光刻工艺知识模型及构建方法，搭建了集成电路光刻工艺实例库及实例知识冲突消解方法，提出了时序型集成电路光刻工艺智能匹配算法和集成电路光刻工艺方案设计和评价方法，实现了知识驱动下集成电路光刻工艺流程智能设计。
　　本论文通过研究集成电路光刻工艺知识的特点，采用知识工程相关技术和方法，提出了知识驱动下的集成电路光刻工艺智能设计方法以实现已有工艺实例对集成电路光刻工艺设计活动的智能支持。本论文主要的研究内容如下：
　　1.提出了集成电路光刻工艺实例知识建模和知识获取方法
　　对集成电路光刻工艺实例知识进行系统研究，将光刻工艺设计知识进行分类并采用结构化的面向对象的知识表示方法对光刻工艺实例知识进行一致性表示。集成电路光刻工艺实例知识获取为设计端和生产制造端两个过程，设计端通过采集已有的设计实例进行，生产制造端通过光刻工艺相关设备信息采集来实现，最终完成设计端和生产制造端的闭环，为进一步实现光刻工艺智能设计过程奠定基础。
　　2.提出了面向光刻工艺实例知识库中多源异构实例知识的冲突消解方法
　　为了解决光刻工艺实例知识库中多源异构实例知识的语义融合问题，构建了多源异构知识融合方法和框架。按照工艺实例知识构成要素将冲突划分为术语冲突、谓词冲突、数量短语冲突和关系冲突，并提出了冲突消解的逻辑树融合法、频率融合法、特选融合法、约束融合法和关系融合法。
　　3.提出了时序型集成电路光刻工艺智能匹配算法和集成电路光刻工艺方案智能设计方法
　　针对集成电路光刻工艺各工步在加工过程顺序相关并存在相互制约的问题的特点，通过对光刻工艺各阶段的相关性和协同性进行系统研究，提出了时序型集成电路光刻工艺智能匹配算法，将一组集成电路光刻工艺实例中具有相似关系的实例归为一类，实现了具有相似关系的集成电路实例的聚类，为设计过程提供参考方案。在光刻工艺实例知识聚类分析的基础上，以获取的光刻工艺实例知识为基础，以设计需求为导向，以基于人工智能算法的设计综合方法为工具，实现了光刻工艺方案的智能设计并对其进行模糊评价，获得合理的满足新设计需求的光刻工艺方案进行输出。
　　4.系统开发及实例分析。开发了集成电路光刻工艺实例知识建模模块和知识驱动下集成电路光刻工艺智能设计的类推过程模块组成的工艺智能设计系统（IPDS，Intelligent ICProcess Design System），并以某集成电路制造企业光刻工艺设计需求为例验证了本文提出的模型和方法。

目录

声明

第一章 绪 论

1.2集成电路工艺设计研究综述

1.3知识工程相关技术研究现状综述

1.4集成电路光刻工艺设计存在的问题

1.5本文研究内容及技术路线

1.6本章小结

第二章 集成电路光刻工艺实例知识建模

2.2 工艺实例知识建模

2.3集成电路光刻工艺实例知识管理

2.4实例分析

2.5本章小结

第三章 支持集成电路光刻工艺智能设计的知识聚类方法

3.1前言

3.2集成电路光刻工艺实例相似度算法

3.3集成电路光刻工艺实例知识聚类

3.4实例分析

3.5本章小结

第四章 面向集成电路光刻工艺智能设计的知识融合

4.1前言

4.2基于冲突消解的集成电路光刻工艺实例知识融合

4.3集成电路光刻工艺智能设计推理策略

4.4本章小结

第五章 集成电路光刻工艺智能设计原型系统构建与实现

5.2 集成电路光刻工艺智能设计系统

5.3 系统运行实例

5.4 解方案应用及验证

5.5 本章小结

第六章 全文总结

6.2研究创新点

6.3研究展望

参考文献

附录一 知识库中设计指南知识

附录二 知识库中集成电路光刻工艺实例

附录三 知识库中设计规则

攻读博士学位期间已发表或录用的论文

攻读博士学位期间参与的科研项目

致谢