Yonga endüstrisi daha az mühendis kullanarak tasarımları optimize etmeye çalışırken yarı iletken tasarımı, üretimi ve testi çok daha sıkı bir şekilde entegre hale geliyor, daha fazla verimlilik için zemin hazırlıyor ve yalnızca ölçek ekonomilerine güvenmeden çip maliyetlerini potansiyel olarak düşürüyor.

Bu çeşitli süreçler arasındaki yapıştırıcı veridir ve çip endüstrisi, bu verileri daha fazla yerde kullanarak bu akışlar boyunca çeşitli adımları bir araya getirmek için çalışmaktadır. Hedefler arasında heterojen tasarımlarda ödün verirken daha iyi görünürlük, daha hızlı pazara sunma süresi ve sahada gelişmiş güvenilirlik yer alıyor. Bu, çip içi ve sistem içi izleme yetenekleri ve tasarımdan üretime akış boyunca ileri ve geri verilerin çift yönlü paylaşımı ve kullanımı ile etkinleştirilecektir.

Çözüm Uzmanı Duane Lowenstein, "Dünya çapında elektrik mühendisleri için yaklaşık 23,000 açık pozisyon var" dedi. Keysight. “Yeterince elektrik mühendisi üretmiyoruz. Önümüzdeki 5-10 yılda bu boşluğu doldurabilecek miyiz? Muhtemelen değil. Bunun bir nedeni, nüfusun %35'inin 65 yaş ve üzerinde olması ve her gün 10,000 kişi artması olan 'Gri Tsunami' olarak adlandırılan şeydir. Bu işlerden bazılarını doldurmak için günde 10,000 yeni insan üretmiyoruz. Ve pandemiden önce bile, ortalama bir kişi ABD'deki bir şirkette yalnızca 4.1 yıl geçirdi Bu şirket olarak bizim için ne anlama geliyor? Harika bir mühendisimiz var, heyecanlıyız ve süreçlerimizi anlamaları için onları eğitmek bir ila iki yıl sürüyor. Sonra bir iki yıl bizim için çalışıyorlar ve gidiyorlar. Bu büyük bir problem."

Ayrıca, artan kullanım için ana itici güçlerden biridir. dijital ikizler ve ilgili metodolojileri temsil eder. Lowenstein, "Dijital ikizler sistemdeki işi alıyor ve bugün işleri daha az mühendisle yapabilmemiz gerekiyor," dedi. "Yeterli çalışanımız yok, ancak olsaydı bile, pazara daha kısa süre için girmek ve bunu tercüme edebilmek ve her yerde tekrarlanabilirliğe sahip olmak için süreçleri değiştirmemiz gerekirdi."

Bu iş gücü eksikliğinin yanı sıra, çip ve malzeme mevcudiyeti ve tedarik zincirinin sağlamlığı hakkında endişeler var.

"Tek bir tedarikçiye gidip o tedarikçinin deprem, tsunami, yangın veya salgın yaşaması sorununu yaşayamam ve birdenbire kapanırım." Çip üreticilerinin başına gelen de tam olarak bu” dedi. "Üstelik, kapasite kısıtlamaları var, ancak daha fazla üretim özelleştirmesi var. Bu, daha hızlı tasarım yapabilmem gerektiği anlamına geliyor. Daha doğru tasarlamam gerekiyor çünkü bu, verim ve öngörülebilirlik gibi şeyleri etkiliyor. Bir şeyi hemen inşa edemezsem ve yavaş yavaş yükseltemezsem, bu rampa süresi bir sorundur çünkü bu bir kapasite kısıtlamasıdır. Dijital ikizim tam olarak düşündüğüm gibi olduğu için altı aya karşı bir hafta içinde yükselebilseydim, bu yardımcı olurdu.

Siloları yıkmak
Geçmişte, tasarım ve test ayrı alanlardı. Digital & Signoff Group ürün yönetimi grup direktörü Rob Knoth, "Ürününüzü işlevsel bir bakış açısıyla tasarladınız ve ürünün fiziksel uygulamasının nasıl olduğunu gerçekten umursamadınız" dedi. Ritim. “O bile ayrıydı. Tasarım teknolojisi geliştikçe, ürünün işlevsel tasarımı ile ürünün fiziksel tasarımı birleşmeye başladı. Bunu yapmak için büyük bir teşvik vardı çünkü pazara sunma süresini kısalttı ve marjları düşürmeye yardımcı oldu. Son 5-10 yılda test de aynı sohbetin parçası olmaya başladı.”

Testin bazı önemli nedenlerden dolayı tasarımcılar tarafından artık göz ardı edilemeyeceği kabul edilmektedir.

Knoth, "Güvenlik açısından kritik, yüksek güvenilirlikli ürünlerde, sıfır hataya sahip olduğunuzdan, beklenen uzun ömürlere sahip olduğunuzdan ve güvenliği doğru şekilde ele aldığınızdan emin olmak istersiniz" dedi. "Bu nedenlerden dolayı test, tasarım planlamasına giderek daha fazla girmeye başlıyor. Bu, gelişmiş düğümlerle birleştiğinde ve bu gelişmiş düğümlerdeki tüm yeni kusurları test ettiğinizden ve sahadayken onlara göz kulak olduğunuzdan emin olmanızı sağlar. Aniden, üç taraf da çok eşit seslerle masaya oturuyor. Tasarımcının test için hazırlaması gereken çok fazla bir şey yok, ancak ürün tasarımı, testi üç önemli nitelikten biri olarak görüyor. Ürününüzün nihai işlevine sahipsiniz. Ürününüzün fiziksel farkındalığına sahipsiniz. Ve test yönlerine sahipsiniz. Bunlar, takip eden bir şeyin aksine, gerçekten eşzamanlı faaliyetlerdir.

Bu, tasarım ekibinin testin fiziksel gerçeklerini akılda tutması gerektiği anlamına gelir - biraz alan tüketecek ve yönlendirme gerektirecektir. Gelişmiş dijital tasarımlarla, testin gücünü, performansını, alanını ve tıkanıklık etkisini anlamak da önemlidir. Aynı zamanda, çeşitli parçaların nasıl kesiştiği konusunda hala boşluklar var, bu nedenle boşluklar dolduruldukça akışların ayarlanması gerekecek.

"Bazı şirketlerde çok geniş çapta benimsenen, ancak testin RTL eklenmesi gibi şeylerde hala geride kalan teknikler var. Bunun zemin kazandığını görüyoruz ama kesinlikle hala orada olmadıkları yerler var,” dedi Knoth.

Yani sadece DFT eklemek, test yapılarını test cihazında çalıştırmak ve başarılı/kalıcı olmak artık yeterli değil. Tessent Embedded Analytics ürün müdürü Richard Oxland, "Bizde çok daha fazla karmaşıklık var" dedi. Siemens Digital Industries Yazılımı. “3nm'de gerideyiz, bu yüzden işler daha da zorlaştı. Bununla nasıl başa çıkacağız? Pekala, mutfak lavabosunu ona atmalıyız. Ancak, elde ettiğimiz takip maliyetleriyle birlikte test cihazında test yapma maliyetini de büyük ölçüde artıramayız. Bu, bizim de daha akıllı olmamız gerektiği anlamına geliyor.”

Özellikle güvenlik açısından kritik sistemlerin işlevsel doğrulaması için, test içeriğinin kapı seviyesinden ziyade RTL'de bulunması hayati önem taşır. Knoth, "RTL, fiziksel tasarımın önünde ve buna paralel olarak çalışan bir ürün elde ettiğinizden emin olmak için yapılan pek çok işlevsel doğrulama simülasyonu işiyle yönlendirilen şeydir" dedi. "Dolayısıyla, bu test tasarımın işleyişi için ne kadar kritikse, işlevsel doğrulama için kullanılan dosyalarda o test IP'sinin o kadar fazla bulunması gerekir. İşlevsel doğrulama tarafından görülebilmesi için, bu içeriğin kapı seviyesinden RTL'ye büyük bir geçişi oldu."

Verileri farklı kullanma
Dijital ikizlerin özellikle önem kazandığı yer burasıdır. Dijital ikiz, bir tür algılama ve izleme yaparak etkinleştirilen fiziksel bir şeyin dijital temsilidir. Oxland, "Algılama ve izleme yetenekleriniz yoksa dijital ikiziniz olamaz" dedi. "Orada önemli ölçümleri düzenli olarak raporlayan bir şeye ihtiyacınız var. İş değerini artırmaya yardımcı olan şey budur.”

Oxland, iş değerini artırmak için iki farklı türde dijital ikiz uygulamanın kullanılabileceğini belirtti. "Biri, tasarım akışı yoluyla veri toplayabileceğiniz ve tasarım aşamasında, öykünme aşamasında ve belki de üretim aşamasında verileri bir veritabanına besleyebileceğiniz kapalı döngü bir uygulamadır. Ardından, silikonda, verileri de besliyorsunuz ve akışlarda aşağı doğru ilerlerken bunların birbiriyle ne kadar iyi eşleştiğini ilişkilendirebiliyorsunuz.”

Bu kapalı döngü dijital ikizin bariz uygulaması performansı iyileştirmektir, ancak verim ve güvenilirlik üzerinde de önemli bir etkisi olabilir. "Bu, 'Bu tasarım kararlarını verdim, öykünmede test ettim ama silikonda beklediğim gibi olmadı' demeye başlayabileceğiniz anlamına geliyor. Ancak, döngüyü kapatabilecek ve tasarım kararının yanlış olduğunu görebilecek tüm verilere sahipsiniz, çünkü örneğin, 5nm ofset koymanız gerekirdi. Bu yaklaşım, Sola Kaydır'ın bir uzantısı gibidir.”

Gerçek silikonun dijital ikizini içeren ve uyarıların ayarlanabileceği iş akışı tarzı uygulamalar da vardır. Dolayısıyla, örneğin bir ara bağlantı gecikmesi 500 milisaniyeden büyükse, yazılım yığınında düzeltilmesi gereken bir sorun olduğunu belirten bir alarmı tetikleyebilir.

Çipte izlenenler, PVT gibi fiziksel veya yapısal olarak sınıflandırılabilir ve daha sonra çip üzerindeki Aracılar ile parametrik olarak sınıflandırılabilir. proteanTec veya Synopsys'ten yol marjı monitörleri. Ve soyutlamada bir seviye daha yüksek, salınan gecikmeler veya belirli işlevsel mantık algılanabilir.

Oxland, "Bu seviyede, otobüs gecikmesini tespit etmek isteyebilirsiniz" dedi. “Bu şeyleri farklı seviyelerde izliyorsanız, onları farklı amaçlar için kullanabilirsiniz. ProteanTecs'in eskimeye yönelik parametrik sensör hakkında harika bir hikayesi var; bu, güvenilirliğe etki ederek kestirimci bakımda iş değeri yaratmanıza olanak tanır. Bu yüzden kesinti yaşamak yerine, 'Şimdi bir mühendis göndereceğim çünkü görünüşe göre bu çip iki hafta içinde arızalanacak' diyebilirsiniz. Bu, sizi SLA'larınızı ihlal etmekten veya başka tür bir acil durum yaratmaktan kurtarabilir."

Gömülü analitik, belirli bir yazılım sürümü ile tasarım arasındaki etkileşimi incelemek için özellikle önemlidir. "Neler olduğunu ve donanım ile yazılım arasındaki etkileşimin ne olduğunu daha ayrıntılı bir düzeyde görme yeteneğine sahibiz" dedi. "Belki de yazılım üzerinde yaptığınız tüm testler iyi görünüyor. Çılgına çevirirsiniz ve bazı son kullanıcılar gerçekten çılgınca bir soruna neden olan bir şey yapar, ancak bu yalnızca her 100 milyar döngüde bir gerçekleşir. Bunu nasıl tespit edeceksin? Bir çipte çok uzun bir gecikme tespit edildiğinde otomatik olarak alarm gönderme yönteminiz varsa, bunu düzeltebilirsiniz. Bunu yazılımcılara gönderebilir ve 'Hey, gidip kontrol edin' diyebilirsiniz. IP'mizde dairesel arabellekler ve 'Bu çok garip' demenizi sağlayan çapraz tetikleme mekanizmaları var. Bunu bir daha gördüğümde, hem bu kısımda hem de bu kısımda son 100 döngüyü yakalamak istiyorum.' Bu size adli tıp verilerini verir.”

Test alanına girerken, sorunlara neden olan aykırı kullanım durumları vardır.

"Meta'nın yakın zamanda yayınladığı şeylerden biri, sessiz veri bozulmasıdedi. "Kimse neden orada olduklarını veya onları nasıl bulacağını bilmiyor. Ancak, DUT üzerinde test yapılarınız varsa, bunları garip olaylara dayalı olarak tetikleyebilirsiniz. Belki gün içinde çipin çok fazla kullanılmadığı bir an gelir ve çipi indirebilir, testi çalıştırabilir, verileri toplayabilir, çip üzerinde analiz edebilir veya buluta gönderip orada analiz edebilirsiniz. Çip üzerinde ne kadar çok şey yapabilirseniz o kadar iyidir. Monitörleriniz varsa, sorunları tespit edebilir ve yapısal bir sorun varsa, bir testle bunların temel nedenlerini belirleyebilirsiniz - ve bunların tümü otomatikleştirilebilir."

Ne kayıp
Testin çeşitli yönleri fiziksel olarak ne kadar bilinçliyse, tasarım süreciyle o kadar iyi uyum sağlar.

Cadence'den Knoth, "Bu konuda her zaman geliştirilecek yer olacak," dedi. "Test içeriğini RTL alanına taşımak bazen bu işi zorlaştırıyor. Uygulama sırasında bir şey eklediğinizde, 'Bu bir test, onu işlevsel devreden farklı şekilde manipüle edebilirim' demeniz çok doğal ve anlaşılması kolaydır. Ancak, RTL düzeyinde bir şeyler eklerken, bu biraz daha zor olabilir. Dolayısıyla, uygulama akışını, doğrulamayı, akışı vb. iyileştirmek için her zaman yer olacaktır."

Ayrıca çipin, daha fazla test yapılması gerektiğini veya bir şeyin yeniden test edilmesi gerekip gerekmediğini belirtmek için doğru türde sensörlerle donatılması gerekir. Örneğin, bir çipin bir kısmındaki sıcaklık yüksek olabilir veya bir işlem çok uzun sürüyor olabilir.

Oxland, "Bu tür tetikleyicilerin tam olarak ne olacağını hâlâ hissediyoruz," dedi. "Bütün bu karmaşıklığı ve testlerin nihai olarak nasıl daha iyi yönlendirilebileceğini anlamanın yollarına ihtiyacımız var. Bazen 'Daha fazla test için tasarlayın ve testten daha fazlası için tasarlayın' deriz. Bir şekilde her ikisinden de biraz - daha akıllı, daha kapsamlı, daha ucuz test - ama aynı zamanda PVT, parametrik ve işlevsel gibi diğer veri türleriyle artırıcı test yapmalısınız.

Bunun bir kısmı, güvenilirliğin kritik kabul edildiği pazarlarda yıllardır yapılıyor. CEO'su Simon Davidmann, "Tam olarak ne teslim ettiğimizi bilmek istedik" dedi. imparatorluklar. "Eksik parçalar varsa, bilmemiz gerekiyordu. Beklediğimiz kalitede olmayan parçalar varsa, bilmemiz gerekiyordu. Bu metodoloji bize ürünü ne zaman teslim etmeye hazır olacağımızı seçme olanağı verdi.”

Imperas, uygulanan çalışmayla eşzamanlı olarak testlerin uygulandığı test odaklı bir tasarım stratejisi tasarladı. Davidmann, "Bir proje hazırlarken ve bir spesifikasyon yazarken, bunun testini planlamak için çok zaman harcıyoruz, böylece ne zaman bittiğimizi anlayabiliriz, bu da donanım tasarımına benzer," diye açıkladı Davidmann. "[İşlemci] modelini geliştirirken bir test planı yazıyoruz. Test planını yazan kişi, modeli uygulayan kişiden farklı bir kişi olma eğilimindedir, bu nedenle spesifikasyonu okuyan iki kişi vardır. Biri modeldeki bir simülatörde uyguluyor, diğeri ise bir dizi testte uyguluyor. Bazen daha küçük projelerde tek kişi olabilir ama genellikle iki kişidir. Bazı projelerde üç tane kullanıyoruz, bazı kişiler de garanti altına almamız gerekenleri belirliyor. Ekibin tüm üyeleri bunu teknik özellikten alır. Biri uygular. Biri testi yazar. Nasıl ölçüleceği belirlenir, çünkü bu sadece kod kapsamı değil, işlevsel kapsamdır. Ürünü geliştirirken bu test odaklı metodolojiyi kullanıyoruz. Kalite açısından nerede olduğumuzu biliyoruz ve çok detaylı bir şekilde çalışıyoruz ve her yetenek ve özellik için beyaz kutu nokta testleri yapıyoruz.”

Bu kavramları hayata geçirmek, modellemeyi ve ardından bunu gerçek dünyada olup bitenlerle karşılaştırmayı gerektirir. Ürün Pazarlama Direktörü Robert Ruiz, "Gerçek hayattan veri istiyorsunuz ve bunu tekrar dijital ikize yansıtmak istiyorsunuz" dedi. Synopsus.

Ruiz kaydetti ATPG araçlar tipik olarak bazı uyarıcılar üreterek tasarım öğelerinin soyutlamalarıyla ilgilenir. "'Çıktının ne olduğunu kontrol edeyim ve bunu test cihazında silikona uygulayayım.' Bu, önceki yıllarda sorun değildi, ancak modeli geliştirmek, buna daha derin bir dalış yapmayı gerektiriyor. Üretimde gördüğümüz gerçek kullanım açısından oldukça yeni olan şey, 'SPICE düzeyinde ağ listesine, transistörlere bir göz atalım ve dijital ikiz konseptine daha yakın bir şekilde kusurları enjekte edelim' demek. Kabloları kıralım, bazı durumlarda kısa devre yapalım. O zaman ATPG'yi çalıştırmayalım. Daha çok SPICE simülasyonuna benzeyen gerçek dünyaya daha yakın bir şey çalıştıralım ve nasıl tepki verdiğini görelim.' Sonra bunu geri yansıtırız.”

En gelişmiş tasarımların yaptığı gibi, hız testinin yüksek kaliteli bir test elde etmenin birincil yollarından biri olduğu başka durumlar da vardır. Bir tasarımın 3 GHz'de çalışması gerekiyorsa, ideal olarak tasarımın dahili olarak 3 GHz'de çalışmasını istersiniz. Geleneksel ATPG yolu, 3 GHz'de çalışacağını varsaymak ve ardından bir tür test oluşturmaktır. Bununla birlikte, ATPG aracı, modelleme eksikliği veya bir dijital ikizle bağlantı olmaması nedeniyle bunu gerçekten nasıl yapacağını bilmiyor.

"Geçtiğimiz yıllarda, statik bir zamanlama aracından bilgi aldık, bunu enjekte ettik ve şimdi ATPG aracı 'Bu bilgilere dayanarak, A Yolunun daha uzun bir yol olduğunu biliyorum' diyor. Bu yüzden testi daha kısa bir yol yerine bu yolda ilerletmeye çalışacağım. Bunu yaparak, bir kusur türünü yakalama olasılığım daha yüksek çünkü daha uzun yol 3 GHz ve daha kısa yol 2 GHz. Zamanlama modelleri, silikona bakılarak iyileştirilebilir ve yol marjı monitörleri, gerçek silikondan yolların zamanlamasını ölçebilir. Bu veriler zamanlama modellerine geri gelebilir ve ardından bu bilgi bunu besler ve döngü tamamlanır.

Günümüzde bir dizi yaklaşım mevcut olsa da, dijital ikiz tip simülasyon modeli oluşturmak için birleştirilebilecek diğer parçalarla bağlantılı olmayabilirler.

Davidmann, "Bunun çoğu zaman içinde gelişir" dedi. “Ürünlerimiz için bir metodoloji geliştirdik. Dijital ikiz demiyoruz ama simülasyon kullanıyoruz, yaptığımızın dışında başka modeller de kuruyoruz. Örneğin, kriptografi veya DSP'ler gibi oldukça karmaşık bir şey üzerinde çalışıyorsak, C'deki gibi bir şifreleme algoritması buluruz, bunu referans olarak kullanırız, sonra onu bildiğimiz dilde uygularız. uğraşmak Ardından, etkili bir şekilde simülasyon dijital ikiz türü bağlam olan, ancak çok mikro düzeyde altın bir referansımız var. Dijital ikizle tamamen aynı konsept çünkü RISC-V dünyasındaki müşterilerimizle ilgilendiğimizde onlar ne yapıyor? Bizi dijital ikizleri olarak kullanıyorlar. RTL'ye sahipler ve RTL'nin doğru şeyi yapıp yapmadığını bilmek istiyorlar. Tam bir doğrulama stratejisi. RISC-V için doğrulama ürünümüz, ürünlerinin arkasında oturan bir fiş gibidir. RTL'lerinde bütün bir simülasyona sahip olduklarında, parmaklarını onun etrafında tutan ve neler olup bittiğini izleyen teknolojimizi arkasına takabilirler. Tam olarak sahip oldukları şey olacak şekilde yapılandırılmış bir çekirdeğin tüm işlevselliğinin ikizi. Orada oturup her olayı izliyor ve hoşuna gitmeyen bir şey bulursa rapor ediyor.”

Synopsys'den Ruiz, monitörler geliştikçe, yalnızca ATPG için değil, tasarımın kendisi için de verileri toplayıp modelleri geliştireceklerini umuyor. "Daha iyi zamanlama modelleri elbette sadece ATPG'ye fayda sağlamaz," dedi. "EDA akışı için diğer iyileştirmelerle birlikte performans gereksinimlerini karşılayacak bir tasarım ortaya koyma yeteneğini geliştiriyorlar."

Sonuç
En büyük faydalar, bu çeşitli yaklaşımlar, verilerin toplandığı, analiz edildiği ve işe koyulduğu sistem dağıtımıyla birleştirildiğinde görülür. Bu bulmacanın birçok hareketli parçası var ve evrim karmaşık.

Keysight'tan Lowenstein, "Dijital ikiz, çözümle her şeyden çok felsefi bir bağlantıdır" dedi. “Nasıl bir araya getireceğim? Bunu kabul etmeye yönelik felsefemi nasıl değiştirebilirim, çünkü bu olacak?

10 yıl içinde çiplerin ve sistemlerin geliştirilip test edilmesinin birincil yönteminin bu olacağını tahmin ediyor. “Bunu tüm bağlantılarla yapmanın çok basit bir yolunu bulan şirket bunu başaracaktır. Bir SAP veya Oracle uygulamasına çok benzer olacak. Bu sistemler fikri ilk ortaya çıktığında, herkes bunun çok karmaşık olduğunu söyledi ve kimse bunu asla kabul etmeyecek. Artık herkesin bir MRP sistemi var. Dijital ikiz benzeri sistemlerde de aynı şey olacak.”

• Akıllı para. Avrupa'nın En İyi Bitcoin ve Kripto Borsası.Buraya Tıkla
• Plato blok zinciri. Web3 Metaverse Zekası. Bilgi Güçlendirildi. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://semiengineering.com/improving-concurrent-chip-design-manufacturing-and-test-flows/