(2.7)--7-《工程与工程伦理》-微电子、集成电路工程领域工程案例及工程伦.pdf

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1、工程与工程伦理微电子系（适合微电子科学与工程、集成电路设计与集成系统专业学生）第七章、微电子、集成电路工程领域工程案例及工程伦理理解微电子与集成电路领域工程及项目管理，通过案例分析掌握微电子、集成电路工程伦理问题。二、微电子、集成电路项目管理三、微电子、集成电路工程伦理一、微电子、集成电路工程介绍本章内容四、工程案例及分析一、微电子、集成电路工程介绍半导体半导体微电子微电子集成电路集成电路芯片芯片一、微电子、集成电路工程介绍集成电路集成电路：integrated circuit，缩写作 IC；或称微电路微电路（microcircuit）、微微芯片芯片（microchip）、晶片/芯片（chip

2、）在电子学中是一种将电路（主要包括半导体设备，也包括被动组件等）小型化的方式，并时常制造在半导体晶圆表面上。一、微电子、集成电路工程介绍“卡脖子”工程“卡脖子”工程一、微电子、集成电路工程介绍芯片是怎么来的？魏少军教授讲芯片https:/ 项目管理是将知识、技巧、工具和技术应用到项目的过程中以满足指定项目的要求。项目管理通过使例行工作标准化，满足用户的需要，项目管理还保证现有资源的有效利用。项目管理过程可分为5个过程和8个知识领域：5个过程是：开始、计划、执行、控制、结束。8个知识领域是：综合管理、范围管理、时间管理、价格管理、质量管理、人力资源管理、通信管理、风险管理。项目经理的责任是负责上

3、述过程并且熟悉8个知识领域项目团队，管理项目的工作包括以下方面：1）平衡项目范围、时间、价格、风险和质量等要求满足不同需要；2）根据不同希望值用户的要求，满足指定的要求。二、微电子、集成电路项目管理项目管理的七项原则:1.成功原则成功原则项目管理的目的是生产成功的产品。2.承诺原则承诺原则在项目运行过程中在项目的主办方和项目团队之间必须有一个相互接受的承诺。3.四方折中原则四方折中原则项目管理的核心变量：产品的范围、质量等级、开发时间、完成的价格必须相互一致。4.第一通信通道原则（或单一命令原则）第一通信通道原则（或单一命令原则）在项目的责任方和项目团队领导者之间有关影响产品所有指令必须是单通

4、道的。5.文化环境原则文化环境原则多见识的管理，必须提供一个良好的文化环境以使项目团队更好地工作。6.作用原则作用原则为了规范项目承诺，必须出台有效的政策和程序。7.生命周期原则生命周期原则先做计划然后再做。二、微电子、集成电路项目管理（2）集成电路项目管理的基本内容）集成电路项目管理的基本内容集成电路项目管理的基本内容包括：集成电路项目管理的基本内容包括：1）.客户要求（说明书、计划、价格、质量）；客户要求（说明书、计划、价格、质量）；2）.管理要求（利益、计划、机会、管理要求（利益、计划、机会、IP）；）；3）.人力资源管理（感兴趣的工作、职业开发、人力资源管理（感兴趣的工作、职业开发、奖

5、励、人员管理）；奖励、人员管理）；4）.其他资源的管理（设计工具、办公设备）。其他资源的管理（设计工具、办公设备）。1.项目计划：项目计划：项目的计划阶段应该进行技术估计，包括芯片面积、当前的要求、速度、价格、可行性等，做出项目的任务明细表，即将整个项目工作分成若干子工作，可用里程碑表示法和时间节点等表示。划分的原则是具体、可操作性强。所以既不能太简单也不能太详细，太简单则精确估计有困难；太详细则项目跟踪困难。二、微电子、集成电路项目管理其项目工作列表举例见下表所示。二、微电子、集成电路项目管理在计划阶段首先应该让设计工程师估算项目的开发时间，因为设计师最熟悉项目的难度，但设计师制订的初步计划

6、不能作为最终的计划，项目经理甚至更高层的管理者可以根据市场的需要将进度适当提前或延后。当然计划制订完后一定要征得工程师同意，管理者和工程师之间要有彼此的信任感，并加强沟通。计划制订时还可以考虑内部计划和外部计划。通常内部计划要比外部计划要紧一点；外部计划是提交给用户的计划宽松一点保证有一定的余量。二、微电子、集成电路项目管理2.技术评估技术评估虽然在通常情况下很难给出精确的估计，但技术的预先评估一定要做。在开始项目的可行性论证之前，应首先分析临界情况，例如用0.5m CMOS 工艺不可能做出1G 的震荡器。要基于经验、模拟和历史估算技术参数。在风险分析中应重点分析哪些方面存在风险，严重程度，如

7、何改进。下表给出了风险分析举例。二、微电子、集成电路项目管理3.项目运行项目运行在项目运行中要考虑的因素有：1）技术指导；2）IP 购买、外部资源的利用；3）方法学管理；4）质量控制；5）文件化管理。二、微电子、集成电路项目管理（3）ASIC项目的过程管理项目的过程管理ASIC 项目运行一般分为预开发、顶级设计、模块说明书、子系统模拟、子系统模拟与综合、版图设计与验证、Sign-off、测试准备、芯片加工、测试、成品等阶段。预先研预先研究阶段究阶段顶级设顶级设计阶段计阶段模块划模块划分阶段分阶段模块设模块设计计子系统模子系统模拟阶段拟阶段系统模拟系统模拟综合阶段综合阶段电路测电路测试阶段试阶段

8、版图设计和版图设计和返标阶段返标阶段后模拟与综后模拟与综合阶段合阶段ASIC sign-ASIC sign-off 阶段off 阶段测试准测试准备阶段备阶段二、微电子、集成电路项目管理本节小结：本节小结：管理出效益。管理的作用不容忽视，起着关键作用。应该重视集成电路研制各阶段的管理，逐步推行可量化的项目管理，使集成电路的项目管理逐步走向正规化，促进集成电路产业的发展。三、微电子、集成电路工程伦理集成电路，俗称“芯片”，是信息技术产业的核心，支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业。随着云计算、物联网、大数据等新业态快速发展，尤其是移动智能终端及芯片呈爆发式增长，中国已成为全球

9、最大的集成电路市场。集成电路工程已经与人们的生活息息相关，紧密相连。但是与此同时，许多信息安全相关的芯片设计、应用面临各种挑战和威胁，会直接影响人们的人身安全，危害国家利益。三、微电子、集成电路工程伦理当前处于大数据、人工智能、万物互联广泛运用的时代，芯片在这些系统中的作用也越来越重要，处理的信息也越来越多，因此系统中的信息安全也自然跟芯片直接的关系。本身芯片的设计、制造和封测本身也非常复杂，也面临设计、设备成本、环境污染等各方面的挑战和阻碍。从信息安全方面看：芯片及其处理系统中个人信息的泄露；网络信息的攻击，利用不正当的手段造成网络瘫痪或者病毒传染等；芯片本身方面可能的问题：芯片设计漏洞等；

10、制造对环境的影响；三、微电子、集成电路工程伦理（1）微电子、集成电路工程伦理研究范围安全：安全：芯片设计漏洞、验证测试不够完备、制造缺陷等，芯片本身的瑕疵引起信息安全问题；信息系统安全；芯片及其应用信息计算系统，对环境有要求，属于高精密的产品，极寒、极热或者潮湿的天气条件对芯片的运行都会造成干扰，甚至是计算错误、信息丢失等；公众人身安全，芯片的缺陷，如散热、瞬间大电流等问题可能引起公众身体安全问题；生态：生态：芯片设计技术应用，考虑低功耗等技术的运用；IC制造造成的废弃物排放；三、微电子、集成电路工程伦理（1）微电子、集成电路工程伦理研究范围知识产权：知识产权：IP核使用、EDA、关键技术三、

11、微电子、集成电路工程伦理（1）微电子、集成电路工程伦理研究范围知识产权：知识产权：IP核使用、EDA、关键技术，材料、设备三、微电子、集成电路工程伦理本节小结：本节小结：微电子、集成电路工程领域，很多时候被浓缩为“芯片”领域，因此微电子、集成电路领域的工程伦理，缩小为“芯片”领域的工程伦理。除了通用工程中需要考虑的工程伦理，“芯片”领域工程通常会涉及到安全、环安全、环保和知识产权保和知识产权等方面的伦理问题。四、工程案例及分析案例案例1、英特尔奔腾芯片事件、英特尔奔腾芯片事件-案例经过1994年，intel开发成功一款划时代产品-奔腾芯片。在芯片即将投入市场的前几天，技术人员在做测试时发现，奔

12、腾芯片的运算结果在某些时候会发生部分偏差，但是这种偏差在90亿次的除法运算中才可能出现1次。这意味着：经常使用的情况下，27000年才会遇上1次错误，概率为1/几亿。当时intel主管人员认为被这种运算错误影响的人极少，因此决定按原计划推出奔腾芯片。1994.10.30，佛吉尼亚州的数学教授，托马斯.尼斯利博士在他的实验中发现了一个未曾预料到的错误，随即发现是奔腾电脑的一个除法运算引起的错误答案。他将这一发现发到了互联网上，很多重现了这个错误，并进一步发现了其他可能产生错误的情形。四、工程案例及分析案例案例1、英特尔奔腾芯片事件、英特尔奔腾芯片事件1994.11.24，intel被迫承认早先投

13、入市场的奔腾芯片存在一定的瑕疵，使得除法运算的准确性略有下降，但这种瑕疵对绝大多数用户不会有影响。据分析，奔腾芯片的缺陷源于芯片内的浮点运算器。（二进制计算，出现可能的计算误差，计算精度与输入特征数相关。）有专家估计、1738对数字在做除数运算时会出现错误，从而导致使用了奔腾芯片的计算机的可靠性下降了。Intel始终认为，新闻媒体和某些消费者过度夸大了奔腾芯片的缺陷。还声明，他们做过兆亿次的随机除法计算，结果瑕疵的发生率只有1/90亿，且位于计算结果的第4位-第19位。四、工程案例及分析案例案例1、英特尔奔腾芯片事件、英特尔奔腾芯片事件Intel的解释并不能减轻人们的担心。各大媒体和计算机用户

14、，纷纷指责intel公司企图掩盖已被发现的问题，损害了消费者的信任。斯坦福大学的一个高科技公司，于1994.12.16发表一项申明，告诫其客户，暂时不要购买装有奔腾芯片的计算机；IBM当时也宣布中止销售所有装有奔腾芯片的电脑。也有人为intel鸣不平，计算机专家米奇.克里克人为奔腾芯片出现的设计缺陷只是白微瑕，对绝大多数用户来说，此缺陷不足挂齿。持续做文章，有可能影响美国整个电脑产业，甚至阻碍计算机领域的发展；Intel总裁兼CEO，安德鲁博士认为，奔腾芯片的瑕疵是一个非常微小的次要问题。四、工程案例及分析案例案例1、英特尔奔腾芯片事件、英特尔奔腾芯片事件-案例分析案例分析伦理思想测试工程发现

15、了缺陷，英特尔管理层认为问题没有到需要修复的地步，并没有公之于众或推迟推向市场；发现问题后，试图降低事态的严重性。迫于压力，提出可以更换芯片。企业不能只顾自身利益而不管用户体验的功利行为；企业有义务提供没有缺陷的产品，把公众的安全、健康和福祉放在首位。冒着风险承担责任，召回不合格的产品，勇于承担责任。利益相关者公司管理层奔腾芯片工程师消费者除了追求利润，需要对消费者负责；发现了缺陷，由于概率低，并没有采取措施解决问题；工程师具有遵守其职业标准和规定的义务，即使在权势的威胁下，也应当对产品和客户负责。消费者勇于维护自己的消费者权益。伦理守则规范工程师应秉承诚实与敬业的态度，维护客户的正当权益；工

16、程人员应了解其专门职业及涉及公共事业，执行业务时，应考虑整体社会利益及群众福祉，确保公众安全。工程师应提供必要的技术数据，供社会大众及所有关系人了解。四、工程案例及分析案例案例1、英特尔奔腾芯片事件、英特尔奔腾芯片事件思考题：假如你是测试工程师，发现了芯片缺陷，你会怎么做？假如芯片的缺陷涉及用户个人信息的泄露，intel应当采用什么样的措施？芯片虽然存在缺陷，但不影响正常使用，这是否是对消费者权利的一种挑战？四、工程案例及分析案例案例1、英特尔奔腾芯片事件、英特尔奔腾芯片事件案例总结：作为IC行业龙头，公司为弥补自身的错误不惜投入巨大的财力和人力，现在看来是正确的；Intel的补救行动，不仅维

17、护了公司利益，也收获了较好的企业声誉；在利益面前，企业不应该只看眼前的利益，更应该采取积极的态度，以更长远的眼光处理问题。四、工程案例及分析案例案例2、武汉弘芯，破产停工！、武汉弘芯，破产停工！1280亿元集成电路项目烂尾？亿元集成电路项目烂尾？2020年7月，武汉市东西湖区曾官方发布过一则报告，称弘芯项目存在较大资金缺口，随时面临资金链断裂导致项目停滞的风险。四、工程案例及分析弘芯去年专门聘请来的首席执行官曾在业界龙头企业台积电任职过的关键人物蒋尚义，也通过律师事务所发布声明称自己于2020年6月提交辞呈，不再参与弘芯任何项目运营。实际上在今年疫情影响之前，武汉弘芯资金缺口就已显现。天眼查信

18、息显示，2019年11月，武汉弘芯因拖欠工程款，被分包商武汉环宇基础工程有限公司起诉；2020年1月，弘芯又将一台新购置的光刻机用作抵押，从银行贷款5.818亿元。工商信息显示，武汉弘芯最初注册资本中，大股东北京光量蓝图认缴18亿元，但实缴仅100万元。当记者试图找到这家公司时，其注册地址只是一个住人的小院子。每日经济新闻记者走访调查梳理发现，这些烂尾项目背后存在着一定共性，比如其均为民营资本与地方政府合作的产物、主要投资股东无半导体行业从业背景等。案例案例2、武汉弘芯，破产停工！、武汉弘芯，破产停工！1280亿元集成电路项目烂尾？亿元集成电路项目烂尾？四、工程案例及分析武汉弘芯半导体的人力资

19、源构架。武汉弘芯半导体的人力资源构架。据网上相关资料显示，武汉弘芯半导体在蒋尚义到公司以前，实际控制人最高学历仅是大专生。不可否认的是PPT写的确实不错，PPT写到不仅能忽悠北京工商局，而且还忽悠到了武汉市工商局。在错综复杂的公司管理交替过程中，还通过某些有利手段，请到了台湾半导体领域领军人物将尚义。更厉害的是，还采购了阿斯迈的光刻机，就算是到现在也是中国进口最先进的光科技。在宏大的蓝图面前，蒋尚义到达公司一段时间以后，以人生的阅历发现了公司的秘密，选择离开，蒋尚义的离开以后，公司也进行了转型，然而再好的PPT在没有资金的维持下，最终暴露于前。经过多方协助调查之后，发现其利益团体是一个长期从事

20、写PPT的套现政府资金的资深团队，在多省都有其相关的烂尾工程，例如南京、西安等。从公司资金架构和实际控股人在投资策略来看，这是一个精通国家法律、和市场规则的惊天骗局，更恐怖的是注册资金为实际认缴，条件放宽到2045年以前都不用实缴资本。案例案例2、武汉弘芯，破产停工！、武汉弘芯，破产停工！1280亿元集成电路项目烂尾？亿元集成电路项目烂尾？四、工程案例及分析在芯片国产化浪潮下，半导体项目的烂尾也令市场更加冷静。多名业内人士表示，半导体类投资项目除了需要资金保障，更需要在基础科学、人才、技术方面的支撑。案例案例2、武汉弘芯，破产停工！、武汉弘芯，破产停工！1280亿元集成电路项目烂尾？亿元集成电

21、路项目烂尾？四、工程案例及分析伦理思想大股东北京光量蓝图认缴18亿元，但实缴仅100万元。不可否认的是PPT写的确实不错，PPT写到不仅能忽悠北京工商局，而且还忽悠到了武汉市工商局。2019年11月，武汉弘芯因拖欠工程款，被分包商武汉环宇基础工程有限公司起诉；工程的价值；进行完善的风险评估、风险控制机制不健全；风险的伦理责任；工程建筑公司的权益应得到保护，大量工人的利益如何得到保障；利益相关者北京工商局、武汉工商局大股东北京光量蓝图蒋尚义民众国家相关部门，需要有健全的工程风险评估机制、进而风险控制手段；工程决策者中，需要更多的工程共同体参与决策；对社会公众负责；伦理守则规范工程决策中，应当尽可

22、能的邀请工程共同体参与决策，对工程风险等提供多角度的看法和建议；工程利益方，要把国家和公众利益放在首位，不能一味的追求私利，甚至走向违法的道路。案例案例2、武汉弘芯，破产停工！、武汉弘芯，破产停工！1280亿元集成电路项目烂尾？亿元集成电路项目烂尾？四、工程案例及分析案例案例2、武汉弘芯，破产停工！、武汉弘芯，破产停工！1280亿元集成电路项目烂尾？亿元集成电路项目烂尾？思考题：假如你是工程投资方，会刻意隐瞒众多个人信息，骗取国家投资吗？作为国家工商管理部门或者国家投资代表，在风险防控上还有哪些可以做的，尽量减少工程风险的存在？四、工程案例及分析案例案例2、武汉弘芯，破产停工！、武汉弘芯，破产

23、停工！1280亿元集成电路项目烂尾？亿元集成电路项目烂尾？案例总结：案例总结：当前作为集成电路产业快速发展时期，为了解决“卡脖子”工程，有大量的工程项目启动，需要从政策、经济、技术、环保等重多方面加以论证项目的可行性，减少项目风险的存在；为了降低风险，尽量的透明信息，让公众有知情权，对项目加以监督；四、工程案例及分析案例案例3、无锡某半导体行业有机废气治理案例、无锡某半导体行业有机废气治理案例项目背景：项目背景：本项目位于江苏省无锡，业主是一家从事微电子业务，及芯片设计、晶圆制造、封装测试等全产业链一体化运营能力的半导体企业。在进行生产时会产生大量的有机废气，包含异丙醇(IPA)、丙酮Acet

24、one、PGMEA、PGME、MEA、DMSO等成分，处理风量共160,000m/h，废气浓度为100mg/m。单一的活性炭吸附工艺已无法满足环保部门对有机废气双90（处理效率、收集效率）的要求，为了积极响应政府对环境保护的号召，同时也为了更好的履行社会责任，实现改善创造良好环境，业主进行有机废气处理工艺的升级改造。四、工程案例及分析案例案例3、无锡某半导体行业有机废气治理案例、无锡某半导体行业有机废气治理案例项目背景：项目背景：四、工程案例及分析案例案例3、无锡某半导体行业有机废气治理案例、无锡某半导体行业有机废气治理案例方案：方案：Fab内制程设备产生的废气在主工艺风机抽吸的作用下，经前处

25、理进入沸石转轮进行吸附浓缩，废气中的VOCs物质被吸附到沸石上，净化后气体达标排放。抽取部分排放气经过换热器升温至180后，送往转轮的脱附区，大量的VOCs被解吸出来，进入CO炉被加热到300以上进行催化氧化处理，氧化成为CO2和H2O，达标后通过烟囱排放至大气中。四、工程案例及分析案例案例3、无锡某半导体行业有机废气治理案、无锡某半导体行业有机废气治理案例例优势：优势：本筒式转轮选用东洋纺的沸石模块，沸石含有率75%，净化效率高达97%，不需要冷却段。筒式转轮的结构优点为：1.易于处理大风量废气；2.沸石含有率高，高浓缩倍率；3.安装及维护简单，不需吊装机械；4.单一沸石模块重量613公斤，

26、尺寸轻巧，安装方便。四、工程案例及分析案例案例3、无锡某半导体行业有机废气治理案例、无锡某半导体行业有机废气治理案例验收情况：验收情况：经本系统处理的废气，VOCs排放浓度符合江苏省半导体行业标准的排放标准，在半导体行业中该系统设备更科学、更安全、高效率的解决废气问题，且性价比更高，净化效率95，且无二次污染。四、工程案例及分析伦理思想单一的活性炭吸附工艺已无法满足环保部门对有机废气双90（处理效率、收集效率）的要求为了积极响应政府对环境保护的号召，同时也为了更好的履行社会责任，实现改善创造良好环境，业主进行有机废气处理工艺的升级改造。技术评估；公众安全、健康环境伦理利益相关者国家环保部门企业

27、、业主公众加强环境治理监督职权；履行环境保护义务，在工程实践中把公众安全、健康放在首位，维护生态；不一味的追求利益，忽视生态环境。伦理守则规范环境伦理、尊重自然；不损害公众的利益；案例案例3、无锡某半导体行业有机废气治理案例、无锡某半导体行业有机废气治理案例四、案例及分析案例案例3、无锡某半导体行业有机废气治理案例、无锡某半导体行业有机废气治理案例案例总结案例总结现如今半导体行业的发展迅速，半导体行业给社会带来的经济效益及就业率是有目共睹的，伴随着半导体元件的生产，废气污染也随之而来。在半导体行业中造成环境污染的有机废气，主要来源于 芯片或者是线路板生产的清洗、均胶、去胶、刻蚀、显影等过程。如未经处理直接排放会影响周围环境，同时对人体的危害也是极为严重，所以越来越多的企业都注重环保意识，必须进行废气处理后才能排入大气之中。目前国家加大对环境的保护力度，对企业的废气处理要求也越来越严格。本章小结：本章小结：微电子、集成电路领域，是一个复杂的跨学科交叉领域，牵涉到计算机、化学、数学、电子、装备等多领域，因此相关领域的工程也非常复杂，不可避免面临着各种风险，在进行集成电路设计、制造和封测等方面的项目时，要根据项目特点，采用合理的项目管理方式，降低工程风险。同时，充分考虑项目中涉及的工程伦理问题，增强工程伦理意识和责任感，并发挥工程伦理决策力，解决工程实践中的复杂伦理问题。