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在许多级别监测芯片

从内部了解芯片的行为、性能和老化。

受欢迎程度

监控是优化使用复杂集成电路的系统中的收益,性能和正常运行时间的重要趋势,但并非所有监控都相同。

实际上,有多个级别的监视器。在许多情况下,它们可以一起使用,以帮助解决问题时的问题。他们也可用于帮助识别供应链中的谁拥有修复。

“如果系统无法正常工作,我如何找到根本原因以及出于问题的生产阶段,所以我可以避免未来这样的问题?”问Noam Brousard,Systems副总裁副总裁Proteantecs.。“例如,这对数据中心来说是个大问题,因为它们有很长的供应链。找出问题的能力会告诉你责任在哪里。如今,许多调查都以‘未发现问题’的结果结束。”

监视器可以在最低级别下运行,测量芯片的特征的基本物理属性。它们还可以以更高的抽象级别运行,专注于信息流和交易。真正的承诺来自能够运行跨越图层的分析。分析和钻取可以帮助确定高级别问题的低级原因。

ProteanTecs和Siemens在一次联合网络研讨会上阐述了这一点,展示了高层和低层监控如何协同工作,以揭示高层问题的根本原因信息。Brousard表示:“我们与西门子子公司UltraSoC的合作是非常互补的。

“Proteantecs正在晶体管级进行参数级监视器,”Gajinder Panesar说:Gajinder Panesar说西门子eda.。“我们在功能级别工作。我们将拥有其他提供模拟监视器的人,他们也将对我们的模块进行界面。“

监测基础知识
“监控”是用于跟踪芯片性能的各种技术的通用术语。他们中的许多人在他们服务时筹码。其他人增加制造检验过程。意图是生成有关可用于优化性能和产量的芯片的数据。

这些传感器中的许多传感器非常小,允许它们放置在各种“空白”(晶体管之间的间隙)和“GRAYSPACE”(IP块之间的空间)区域。监视器尺寸将确定是否存在芯片尺寸的影响,因此,放置多少个监视器。

SLM硬件策略总监Stephen Crosher表示:“我们看到了热电压供应感知点的战略性布局,而通常希望将过程监控电路按常规模式布置。synopsys.

监视器数据转变的地方可以变化。有些人可以用于瞬间的in-die决策。一个例子是一个温度传感器,它通知控制器,如果芯片变得太热,则应拨打时钟频率。表现可能会变得更糟,但芯片将在此次活动中生存。

另一些则将数据发送到云或其他数据中心或服务器。由于数据传输时间太长,这些数据不能用于实时决策,但可以用于跟踪行为,并将其与处理历史关联起来。

虽然“监视器”通常用作通用术语,但其他另外两种术语很常见。“传感器”是有多少公司描述他们的监视器,而“代理人”是Proteantecs使用的名称。区分与显示器的输出有关,传感器提供人为可理解的测量和单位。他们说这对监视器模具区域产生了强烈影响。

相比之下,代理捕获原始数据并将其发送到云端,进一步解释并变成有意义的数据。Proteantecs声称这些代理在模具区域中可能要小得多,因为它们可以减少测量的处理。

Brousard表示:“代理测量数据会与我们的软件平台进行通信,我们的软件平台要么位于云端,要么位于客户的办公场所。在软件平台上,我们将数据融合在一起,并应用机器学习算法和高级分析技术,创建新的深度数据,这是以前无法获得的。”

监控尺寸可以抵御精度,特别是如果涉及模拟电路。“我们确实看到基于模拟的传感器随着它们提供的准确性而始终需要,”克罗瑟说。“环形振荡器或基于逻辑的解决方案只是在准确性方面不切割它。”

虽然不同的监视器分享这些高级特征,但它们在他们测量的措施以及它们如何影响性能时差异。它们可以松散地组织成层,每层比它下方的层更抽象。

监视有助于模具检查
在非常最低的级别,是有助于处理过程检查的传感器。只要被检查的层仍未被发现,这些许多仍然存在。由于DIE尚未完成的事实,因此不能使用实际电路。

在铺设下一层材料之前,电子束探头将读取结构,以确认关键指标是否满足要求。“由于我们灵活和精确的电子束放置能力,我们的系统与传统的光栅扫描电子束工具相比,特别适合刺激和测量无源电压对比,”高级解决方案副总裁Dennis Ciplickas说PDF的解决方案。一旦下一层到位,就不再可访问了先前的层的传感器。

使用A.电子梁允许检查微小,有针对性的功能。如果使用更传统的聚合电流技术测量它们,那些功能将完全丢失。“你无法用别的衡量它,”Ciplickas说。“这就像在数百毫安的待机电流中寻找纳米山泄漏,看看那里有这个可能最终流行的小小的人。”

有些这样的监视器可以保存到完成,它们可以在晶圆排序或最终测试时被测试设备读取。其中一些将被放置在模具内,而另一些则被放置在街道或在模具之间划线。只要晶圆片保持完整,这些就可以被测量。singultions破坏它们,只留下模内的结构。

模具上的结构可以显示既raw模具如何从加工以及任何变化期间包装和系统装配。该公司软件产品管理总监Mike McIntyre表示:“无论是晶圆形式还是封装形式,这些结构都可以用于比较测试,允许客户返回并正确地保护上游操作,以消除下游损失。进入创新

虽然具有此类监视器的重点趋于在过程控制上,但它也可以有助于设备表征。“在今天的铸造主导的制造环境中,具有更多的模具测试结构的二级原因已经出现,因为今天的划线结构是有用于制造过程监控而不是设备表征的,”Mcintyre说。“如果他们想理解到他们的性能和产量的基线特征,这些设计人员必须仅包括这样的特征。”

McIntyre还指出了他们的可追溯性的效用。“在某些情况下,这些上模监视器可以用作数字水印,以帮助追踪材料,因为它流过后端,进出各种形状因子时,当其他物理形式的可追溯性不存在或准确时“他指出。

用于评估处理结果的监视器
接下来是监视器,提供有关芯片本质的信息。它们可能被称为流程监视器或简单的物理(或电物理)监视器。由于处理变化,每个芯片将略有不同,具有几乎独特的“DNA”。监视器允许收集将与监视器收集的所有其他数据一起收集。

Brousard说:“基于这些代理的测量,我们的平台可以告诉你,例如,一个特定的芯片是最快的过程变化,最慢的变化,或数百个变化之间的变化之一,除了告诉你芯片内部的变化。”

例如,如果设备发生在过程的慢角最终,那么该事实(和特定数字)可用于在芯片的整个寿命中关联其他观察。然后可以识别具有类似DNA的多种芯片的趋势和问题。“这是一个新的东西,可以从筹码队伍中收集来自场景的数据,并使用它来优化舰队,”Ciplickas指出。

“我们将在汽车队列中查看类似特征的芯片,并比较他们的性能和行为,以识别维护和服务候选人,以确定维护和服务候选人,并不是预防性维护时间表,”布鲁德拉德解释说。“代理可以衡量应用于电子产品的实际应力(例如工作量,温度等),以便我们可以基于另一种类型的代理将苹果与苹果进行比较。这种深入数据的美丽是我们在物理层中识别这些发展。这允许软件表示需要尽快提取检查,甚至更好,我们知道如何在需要维护时预测,以便客户和舰队经理可以更好地管理他们的时间和运营。“

此级别的测量非常具体,它们专注于几个关键参数。“例如,栅极到漏电容很多很重要,”Ciplickas说。“或者看氧化物劣化,或理解PMOS和NMOS器件以及它们为什么不同或机械应力。”

这看起来似乎是一个“一次性测量和完成”的事情,因为在制造完成后,流程已经设置好了。但是这些监测器也会追踪老化的影响。在新模具上识别的工艺细节可能与五年后在同一模具上的相同测量结果不同。

“老龄化肯定是人们所关心的一个因素,特别是对于筹码在现场在现场在汽车或航空电子等安全关键或安全关键的应用中进行筹码的市场,”Panesar说。

这些测量中的一些也可以随着模具被单一的,包装和安装在电路板上而变化。在每个步骤中,模具上的物理应力可以改变,并且这些改变可以反映在监视器可以测量的各种参数上。

“在线路中使用电子束测量的模具感应是一个级别,”在描述步骤时解释了Ciplickas。“然后,在碗形状的晶片中,有模糊的感应,测量和晶圆排序测试;一旦你切开它并将它放入一个包裹中,就会感觉(但现在它在处理程序中);然后在将它粘在板上时,感应,现在焊料握住它,边框弯曲和移动,然后将系统放入机架中。“

性能监视器
接下来是另一种物理监视器 - 衡量性能的物理监视器。这不仅仅是看速度。它还可以看出关键路径边距和其他相关的有关的参数。它也可以包括电压和管芯温度。

Crosher说:“你可以在更局部的意义上确定骰子里发生了什么。”“如果你有一个多核架构,你可以计算出一个CPU核的供应条件,或者一个CPU集群,或者CPU集群周围的温度。然后,你就可以更严格地管理那个特定的区域或集群。”

例如,如果一个芯的局部模具温度变得太热,那么可以降低频率或电压来减轻负载。在更高的级别上,可以将来自该核心的一些负载转移到另一个核心,以帮助更好地平衡负载。

裕度还可以帮助确定特定芯片可能的最低供电电压。如果该芯片来自一个缓慢的角落的过程,那么利润率将会更低,有更少的空间来降低供电电压而不违反时间。在一个更快的模具上,电压可以进一步下降,以节省更多的电力。

“如果您有芯片上其他地方的关键路径模拟关键路径的关键路径监视器,则可以查找最小电源电压,”克罗赫说。

随着芯片年龄,变更可以帮助通知过程调整或甚至测试更改。通常,重点是保持测试成本低,因此任务模式监控可以显示哪些额外的测试值得添加。“您可以将数据送回测试说,您应该在这些类型的模具上运行更多的测试,”Ciplickas说。“在这个领域,他们正在转移和移动,你可以预先追求那个额外的测试,否则你会想到太贵了。”

环境监测
这些监视器在模具外观察,集中在包和系统级别。这是为了衡量是否有任何问题有关的模具装配或焊接过程或任何其他外部制造问题。此外,他们可能会考虑环境温度或其他环境因素。芯片外部性是通过比较在板上不同芯片上的模具监测数据来衡量的,关键差异可能表明一个问题。

“是芯片有问题吗?””Brousard说。“或者可能有一个问题与应用压力,或你有一个坏的电压供应,或你有一个坏的时钟供应,或100个其他原因,与芯片的环境有关。”

以这种方式,可以研究两种不同的骰子,其否则类似的(具有类似的DNA,其他参数和测试结果),其看起来不同地运行。可能是它们在非常不同的环境中,这些环境都会影响参数。

逻辑监视器、协议监视器或事务监视器
此时,我们在抽象中跳跃。而不是测量与单个晶体管或信号路径相关的低级参数,而是可以看出与模具如何执行其功能的更多抽象概念。

例如,在核心的情况下,可以测量缓存命中和未命中等临界事件。对于片上网络 - 甚至通过通信端口来自外部网络的数据包 - 可以跟踪和报告这些数据包的处理和路由的统计信息。

“如果我有一个多核的情况,我有很多流量,或者核心之间的劳动分裂不等于,那么逻辑监视器会注意到他们将重新计算交易数量,”布鲁德说。

这提供了系统构建器更有可能相关的数据,因为它更接近正在执行的实际应用程序。因此,当有些事情发生问题时,这种类型的监视器可能会提供错误的报告,这将对系统设计器提供更多意义。但是,它自己不可能展示问题的根本原因。它并不一定是识别谁应该负责解决问题。


图1:不同的监视器级别提供不同的功能。通过统一分析解决方案的图层工作将有助于确定最高级别遇到的问题的根本原因。资料来源:布林师/半导体工程德赢娱乐网站【官方平台】

超越监测水平
在这些不同的监视器可以特别强大的地方是它们一起携带。概念上,当在最高逻辑级别识别出问题时,需要钻取以识别根本原因。这可能意味着通过将监控数据一直到最低级别的监视器的监视器的最低级别戳到制造后保持功能的最低级别。

虽然不再可用于测量的检验级监视器不再可用于测量,但它们的数据可能是。如果最终确定需要调整,则数据可以帮助低电平相关性,以便检查和处理设置。

还可以将来自不同公司的监视器连接到来自一个公司的内部基础设施上。例如,proteanTecs和UltraSoC都有一个互连方案来将监控数据路由到一个通信端口。它们可以托管彼此的监视器——或者来自其他公司的监视器。

Synopsys处于类似的情况。“我们故意设计了监控子系统,以便您可以连接并将其他传感器连接到其中,”克罗赫说。

哪个基础架构最适合给定的应用程序可以不同。有些人可以处理比其他人更高的数据带宽,因此芯片整体监测策略的特定需求将确定运输片上数据的最佳方法。

此外,它可能不是任何内部基础设施。西门子和Proteantecs似乎更广泛地将他们的净铸造,而Synopsys正在更有选择它与它集成的合作伙伴。“确实需要有些合作,因为机会的范围是如此宽阔,”注意到克罗赫。

结论
如今,大多数工具专注于单一公司的监视器。例如,虽然例如Proteantecs和Siemens知道他们的工具如何一起用于解决问题,目前必须在工具之间来回移动 - 除了一些选择互相关。

这是一种先跑后走的临时方法。Broussard说:“一旦我们获得了足够的吸引力,我想我们将致力于如何将我们的工具和他们的工具作为插件或API相互配合。”“但现在,这还只是一个概念。”

PDF解决方案的Exensio工具将接受来自任何源的数据,允许在一个地方遍历许多级别。在创新上是独一无二的,因为它不会成为任何监视器。但其软件工具可以接受来自各种监视器的数据,给出了分析和故障检测和分类(FDC)的另一种选择。

由于这个市场进入自己,即使其他公司与同一水平的监视器竞争,我们可能会在不同程度的监视器的提供者之间看到更多的合作。哪些工具和基础设施将接受最多的监视器,在图层之间的交叉,以便提供数据的全面的数据连续性,仍有待观察。



1评论

理查德Trauben 说:

最终测试的想法可能适用于生产
但自我监控是弹性系统任务模式中的一项持续活动。每个升电周期都应该运行mist。定期训练及校正,
电压和温度感觉和自节流
是一种生活方式和预防性维护,安全的远程升级对企业的健康发展至关重要。事情失败了,可怕的事情发生只是时间问题。

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