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不负总理嘱托，打造全球领先的“中国芯“
—— 运用先进实验设计方法，助力武汉新芯3D NAND芯片研发生产
5月23日，李克强总理视察武汉新芯，参观了公司的晶圆厂，并和武汉新芯的管理和研发团队亲切交谈。他说，在集成电路领域，管理和研发这两块最难也最重要，希望武汉新芯摸索出好的管理经验，制造出高性能、高质量的自主可控的芯片。下午6:40分左右，李克强总理到达武汉新芯，并在董事长王继增和执行长杨士宁博士的陪同下，直接前往晶圆厂参观。
图1：李克强总理视察武汉新芯
杨士宁博士向总理汇报了武汉新芯的技术研发和业务布局情况。他介绍，武汉新芯现有业务布局物联网领域，目前，公司在45nm NOR Flash（代码型闪存）生产技术水平世界领先，BSI图像传感器生产技术水平位居世界三强。此外，武汉新芯正在积极布局包含三维闪存在内的大存储器领域，芯片技术正在由二维向三维转型，选择三维闪存，有助于我们实现“弯道超车”。武汉新芯计划在三维闪存领域直接跨入世界第一梯队，借此技术切入高端存储器制造领域。此外，杨士宁博士还说，选择三维闪存不仅是出于技术方面的考量，也是经济效益的需求。
听完公司技术和整体情况介绍后，李克强总理随即和武汉新芯的技术研发和管理团队见面，同他们一一握手。杨士宁博士介绍团队成员来自美国、台湾、新加坡等世界各地，总理点头表示赞许。他特别强调了高级管理人才的稀缺性和重要性，并寄言管理团队，希望他们把自己的所学和从前好的经验以及先进的管理办法应用到实际当中，花大力气在技术研发和生产管理上。 最后李克强总理表示，存储器是最大宗的集成电路产品，是战略性、基础性、先导性的产业，研发和管理工作非常重要。他希望武汉新芯可以汇聚全球资源，研制出高性能、高质量的存储器芯片，让国人安心、放心地使用，并以此改善芯片大量依赖进口的现状，甚至可以走出国门，在世界上占有一席之地。
目前，摩尔定律却面临了放缓至停止的困境，芯片制造也面临从二维到三维的升级换代。相对于传统芯片的既成格局，全球三维芯片，除了三星己经量产之外，其它如海力士，东芝及美光都要等上几个季度之后，而武汉新芯也预计将在18年实现三维芯片的量产，与三星之间也就差距在3-4年，将在整个市场竞争环境下处于领先地位。
对比于传统二维逻辑芯片，三维芯片是具有多层器件结构的集成电路，其制作工艺为先在硅片表面做第一层电路，再在做好电路的硅片上生长一层绝缘层，在此绝缘层上再低温生长一层多晶硅，用再结晶技术使这层多晶硅变成单晶硅，至此单晶硅膜上做出第二层电路。这样依次往上做，就形成三维立体多层结构的集成电路。
图2：三维芯片结构示意图
相对于二维芯片，三维芯片采用立体架构，其多层器件的重叠结构使得芯片的密度成倍提高，在三维芯片的产品研发、工艺改善及生产控制上，都较二维芯片更为复杂，特别是在散热性的设计研发和产品良率控制等方面，都是三维芯片目前所面临的最大挑战。
实验设计(DOE)，主要是基于数据分析的需求，科学的安排试验方案，并以此为依据，进行试验和后续分析的一项数据分析技术。通过实验设计，我们能够以最为经济的试验安排，快速的识别众多因子对于响应的影响，构建出相应的数学模型，从而实现最优的方案制定。同传统的试错法和单因子法相比，实验设计能够更快捷，更全面的认识问题，从而得到更合理的结果，其特性也被越来越多的人所认识，在产品研发、工艺改善方面，DOE的方法已经越来越多的得到应用，成为相关人员的分析利器。
实验设计的方法自诞生以来，随着应用的不断扩展，其方法也越来越多，比如筛选试验、稳健参数试验等等。JMP，作为SAS（全球最大的统计学软件公司）推出的一种交互式可视化统计发现软件系列，在SAS算法的基础上，强调以统计方法的实际应用为导向，交互性、可视化能力强，使用方便，给业务人员的数据分析极大的帮助，而其实验设计功能，以其全面的功能，可视化的展现方式，为相关人员的实验设计分析带来了极大的便利。
相对于其他统计分析工具，JMP提供全面的实验设计方法，其方法覆盖当前所应用的全部实验设计，此外，JMP还创造性的开发出定制设计，可以基于试验人员的试验要求，定制响应变量的个数及目标，因子的类型及水平数量及因子之间的作用效应，从而实现安全自主化的定制化实验设计工作。
图3：快捷的定制实验设计配置界面
除了能够基于分析人员的分析要求进行实验设计之外，JMP还提供强大的分析平台，使得分析人员能够快速的找到因子同响应变量的关系，构建相应的数学模型，找出最优方案。更为惊喜的是，JMP还提供蒙特卡罗模拟，可以通过对因子的随机取值对响应变量的结果进行模拟，对优化方案的评估验证，从而不断调整因子的取值范围，降低实施风险的作用，使得最后的方案既合理，又经济。
图4：JMP的数据模型刻画器及模拟
武汉新芯从2015年年末引入JMP。目前，JMP已经在武汉新芯的产品设计、品质改善、质量控制等多个部门进行使用，并初步取到了一些成效。我们相信，随着双方合作的不断深入，基于数据分析的精细化管理理念将在武汉新芯得以更加深入的落实，也将给武汉新芯的不断创新发展提供源源不断的动力。
关于JMP
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