芯片生命周期解決方案助您聆聽(tīng)“芯聲”

今天的半導體行業(yè)的發(fā)展逐漸呈現出工藝技術(shù)節點(diǎn)縮小、設計規模擴大、系統級規模擴寬等趨勢。 想要在半導體市場(chǎng)中保持競爭力，需要面對諸多挑戰，這些挑戰涵蓋了從概念到設計、制造和部署的整個(gè) IC 生命周期，一套可以在芯片生命周期內提供全面可見(jiàn)性的解決方案勢在必行。

西門(mén)子提出芯片生命周期解決方案 (silicon lifecycle solutions, SLS)。 SLS 建立了一種整體方法，能夠幫助半導體公司改進(jìn)現有的工藝，SLS 平臺可以從芯片及芯片生產(chǎn)的相關(guān)工藝中收集數據，并挖掘潛在數據，從而在需要的時(shí)間和地點(diǎn)提供可操作的信息：例如，先進(jìn)的 DFT 技術(shù)可提高 IC 質(zhì)量，優(yōu)化測試效率，并實(shí)現診斷驅動(dòng)的良率分析 (Diagnosis Driven Yield Analysis)；SLS 解決方案在此基礎上更進(jìn)一步，使用片上硬件和 DFT 邏輯來(lái)監視和評估電路行為，并收集饋入到“fab-to-field”優(yōu)化循環(huán)的數據。

SLS 的另一關(guān)鍵組件是嵌入式功能監視器。它們采集可管理形式的相關(guān)數據，然后在必要時(shí)制定和實(shí)施局部響應：例如，汽車(chē)安全關(guān)鍵設備中使用的半導體必須確?？煽啃?、安全以及免遭網(wǎng)絡(luò )攻擊影響的安全性。使用 SLS 作為框架，可以在汽車(chē) SoC 的整個(gè)壽命期內對其進(jìn)行監視和評估。

芯片生命周期管理的元素

SLS 涵蓋了傳統的半導體價(jià)值鏈——設計、制造、測試和bring-up。它同時(shí)還深入到設備的部署階段：提供信息以方便客戶(hù)更輕松地將設計導入設備并推出最終產(chǎn)品，通過(guò)支持不間斷的現場(chǎng)監控來(lái)實(shí)現現場(chǎng)預防性維護，以及確保設備在進(jìn)行現場(chǎng)升級后繼續保持高性能。它將設備制造商的信息前饋到 OEM 客戶(hù)和最終用戶(hù)，并將現場(chǎng)信息反饋到半導體概念和生產(chǎn)工藝。

要發(fā)揮 SLS 的優(yōu)勢，需要兩個(gè)基本元素：

·       半導體架構師需要納入設計增強（design augmentations），用于從芯片收集數據并推動(dòng)其余工藝的發(fā)展。

·       SLS 需要多方協(xié)作，將半導體 IP 提供商、芯片開(kāi)發(fā)商、制造設施、OEM、服務(wù)公司以及數據庫和分析提供商整合到一起。

在工藝的“前端”，片上數據源包括 DFT 邏輯、參數化監視器和功能監視器。所有傳感器、監視器和 DFT 邏輯都會(huì )產(chǎn)生大量數據——即使擁有出色的分析能力也會(huì )應接不暇。優(yōu)異的監控基礎設施充分考慮了這一點(diǎn)，它利用可在運行時(shí)配置的監視器僅采集感興趣的數據，結合數據壓縮技術(shù)，并納入快速外部連接來(lái)將數據移至片外。

作為完整 SLS 平臺的一個(gè)示例，下圖展示了涵蓋整個(gè)半導體價(jià)值鏈的 Siemens EDA工具組合。 

圖1： Siemens EDA Tessent 芯片生命周期解決方案平臺的高層次概念圖

該平臺具有四個(gè)不同的階層：

評估、監視和管理：該層包括構成 SLS 平臺基礎的傳感器和監視器，收集可在生命周期各個(gè)階段使用的系統相關(guān)數據。其中包括用于識別結構缺陷和退化的 DFT 邏輯，以及用于觀(guān)察芯片子系統之間以及芯片與嵌入式軟件之間交互的功能監視器（嵌入式分析）。這些功能可以幫助設計人員智能地監視、了解和控制任何片上結構的活動(dòng)——包括定制邏輯、互連和 CPU 核心，進(jìn)而全面了解芯片系統，并提供智能化數據篩選和實(shí)時(shí)線(xiàn)速操作。

快速分析：該層是一個(gè)低延遲響應的嵌入式?jīng)Q策引擎，用于在極短的時(shí)間內檢測、認知和響應威脅。在一些最終應用中，快速反應時(shí)間至關(guān)重要——尤其是涉及交通或數據中心等存在安全性、安全和隱私等問(wèn)題。例如，在自動(dòng)駕駛汽車(chē)應用中，系統可以檢測攝像頭饋入中的卡頓像素，并讓主 CPU 決定采取何種行動(dòng)。

數據庫層：第三層包含的應用程序在不同的生命周期階段，收集和存儲由片上監控 IP生成的大量數據。這就涉及到來(lái)自多個(gè)供應商和來(lái)源的數據——從設計到制造、運營(yíng)甚至是淘汰不一而足?；谶@一認識，開(kāi)放 API、合作伙伴關(guān)系、聯(lián)盟能力以及參與相關(guān)標準組織，都是取得成功的關(guān)鍵因素。

應用程序層：通過(guò)使用來(lái)自芯片系統的數據，可以啟用或增強許多應用程序。例如用于失效診斷和根本原因分析、測試bring-up、調試和芯片特征提取，以及硬件加速仿真和調通中的全系統調試的應用程序。

半導體的新趨勢帶來(lái)了全新的挑戰和創(chuàng )新的解決方案。下一代 SoC 面向的是具備更高可靠性、高性能以及安全性的電子系統。西門(mén)子的產(chǎn)品生命周期管理 (PLM)解決方案覆蓋從設計、實(shí)現、部署和現場(chǎng)服務(wù)，一直到報廢活動(dòng)（如最終處置）的整個(gè)生命周期。 如今，為這些電子產(chǎn)品供電的 IC 也采用了相同級別的審查——芯片生命周期管理（STS）解決方案即是這一實(shí)踐的代表，其包括功能、結構和參數化監控、分析硬件和軟件（片上和云端），并且致力于開(kāi)發(fā)開(kāi)放接口，強化合作伙伴關(guān)系、聯(lián)盟能力并參與適當標準的制定工作，將產(chǎn)品生命周期管理應用到半導體價(jià)值鏈，并將其與生態(tài)系統相融合，為半導體產(chǎn)業(yè)賦以新的增長(cháng)動(dòng)力和創(chuàng )新價(jià)值。