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실리콘 수명주기 관리 란 무엇인가요?

Synopsys 편집부

2020년 10월 12일 / 읽는 데 5분

정의

실리콘 수명주기 관리 (SLM)은 반도체 소자가 설계, 제조, 테스트 및 최종 사용자 시스템에 배포되는 전 과정에서 이를 모니터링, 분석 및 최적화함으로써 실리콘의 상태를 개선하는 것과 관련된 새로운 패러다임입니다. 칩과 시스템의 복잡성이 증가하고, 성능 및 신뢰성에 대한 요구 사항이 높아짐에 따라, 반도체 소자의 전체 수명 주기 동안 지속적인 유지 관리 및 최적화의 필요성이 대두되고 있습니다.

SLM은 다음 두 가지 기본 원칙에 기반을 두고 있습니다:

  1. 실리콘 설계에 내장된 모니터 및 구조를 활용하여, 소자가 어떻게 제조되는지, 그리고 실제 현장에서 어떻게 작동하는지에 대한 통찰력을 얻는다
  2. 실리콘 소자의 수명 주기 전반에 걸쳐 모든 기회를 활용하여 데이터를 수집하고 분석함으로써, 설계 단계, 테스트 단계 및 현장 단계에서의 관찰과 소자 개선을 가능하게 하는 강력한 분석 기능을 제공합니다.

첫 번째 원칙은 테스트 및 제품 엔지니어링을 통해 이미 확보된 데이터를 바탕으로, 각 칩 전반에 내장된 모니터를 통해 칩의 작동 상황을 심층적으로 파악하고, 광범위한 상황과 조건에서 대상 활동을 측정함으로써 달성됩니다. 이러한 칩 데이터에 대한 표적 분석을 통해 설계 단계, 양산 준비 단계, 양산 단계부터 현장 운영 단계에 이르기까지 반도체 수명 주기의 각 단계에서 최적화가 가능해집니다.

실리콘 수명주기 관리 는 어떻게 작동하나요?

실리콘 수명 주기 과정 동안 효과적인 분석과 의사 결정을 내리는 데 필요한 지식을 얻기 위해서는 칩의 모든 작동 측면에 대한 상세한 측정 데이터가 필요합니다. 이 데이터의 출처로는 환경 공정/전압/온도(PVT) 모니터, 테스트를 위한 설계(DFT) 및 내장 자가 테스트(BIST) 리소스, 경로 마진 분석을 위한 구조적 모니터, 클럭 지연 및 기타 활동을 측정하는 기능적 모니터 등이 있습니다. 모니터에서 수집된 데이터는 칩 외부로 전송되어 통합 SLM 데이터베이스에 저장되며, 이를 통해 분석이 가능해집니다. 이러한 분석을 바탕으로 통찰력 있는 의사결정을 내리고 조치를 취할 수 있습니다.

각 수명 주기 단계에서 추출된 실리콘 운영 데이터를 통합하면 데이터의 풍부함에 새로운 차원이 더해집니다. 각 수명 주기 단계에서 목표 지향적 분석을 수행하여 해당 단계에 특화된 최적화를 추진합니다. 이렇게 확장된 지식 기반은 각 수명 주기 단계에서 가능한 분석 및 최적화 능력을 크게 향상시킵니다.

실리콘 수명주기 관리 의 장점은 무엇인가요?

실리콘 수명주기 관리 이는 칩 설계자와 해당 칩의 최종 사용자에게 다양한 이점을 제공합니다. 여기에는 향상된 칩 성능, 더 원활하고 신속한 제품 출시, 그리고 칩의 수명 주기 전반에 걸친 향상된 성능과 보안 등이 포함됩니다.

구체적인 이점은 다음과 같습니다:

  • 실리콘 상태 개선
  • 설계 성능 향상
  • 제품 수율 향상 속도 가속화 및 제품 품질 개선
  • 정확한 고장 분석
  • 시험 시간 단축 및 제품 품질 향상
  • 칩 및 시스템의 시장 출시 기간 단축
  • 전체 수명 주기 동안 성능, 출력, 신뢰성 및 보안이 최적화됨

설계 성능 향상

제조 테스트 과정에서 추출된 실리콘 데이터는 설계 모델링 매개변수를 보정하는 데 사용됩니다. 링 오실레이터 측정 데이터, 중요 경로 테스트 결과, PVT 모니터, 경로 마진 모니터 및 클럭 지연 모니터에서 얻은 데이터 등이 모두 이러한 데이터의 예시입니다.

일련의 데이터 마이닝, 상관관계 분석 및 근본 원인 분석을 통해 칩 설계에 사용되는 모델의 견고성과 정확도가 향상됩니다. 이를 통해 초기 칩 설계가 최적의 결과에 더 빠르게 수렴할 수 있습니다.

제품 수율 향상 속도 가속화 및 최종 수율 개선

이 공정은 실리콘 데이터와 물리 설계 데이터를 상호 연관시켜, 수율 저하를 초래하는 체계적인 문제를 파악합니다. 실리콘 데이터의 출처로는 테스트 불량 진단 데이터, 공정/전압/온도(PVT) 모니터링 데이터 및 구조적 데이터 등이 있습니다.

일련의 데이터 마이닝, 상관관계 분석 및 근본 원인 분석 단계를 통해 주요 수율 손실 요인을 파악할 수 있습니다. 이를 통해 “수율 학습” 과정을 가속화하여 최종 제품 수율을 최적화할 수 있습니다.

시험 시간 단축 및 제품 품질 향상

다음 제품군 간의 시너지 효과 Synopsys Test와 실리콘 수명주기 관리 (SLM) 제품군 간의 시너지 효과는 귀사의 디바이스에 대해 최고 품질, 최저 비용의 테스트 및 최적의 실리콘 상태를 보장합니다. 통합된 툴, IP 및 방법론은 디바이스 수명 주기의 모든 단계에서 테스트, 모니터링 및 분석을 통해 실행 가능한 통찰력을 제공합니다. 이 통합 솔루션은 향상된 성능을 제공하고, 구현을 용이하게 하며, 설계 PPA에 미치는 영향을 최소화합니다.

SLM은 실리콘 및 제조 테스트 결과 데이터를 지속적으로 분석하여 테스트 및 선별 기준을 조정합니다. 최적화된 테스트 기준을 통해 테스트 시간을 단축하고, 양품만 생산 라인으로 공급되도록 보장합니다.

이 데이터의 출처로는 제조 테스트 결과, 공정/전압/온도(PVT) 모니터링 데이터 및 구조적 모니터링 데이터 등이 있습니다. 데이터 마이닝, 모니터링/분석 및 보고 과정을 통해 적응형 테스트 경보 및 강화된 제어 조치를 구현할 수 있습니다. 또한, 이상치, 즉 정상 범위를 벗어난 성능을 보이는 칩을 탐지하는 능력도 향상됩니다.

그 결과, 테스트 시간이 단축되고 출하되는 칩의 품질이 향상됩니다.

칩 및 시스템의 시장 출시 기간 단축

어떤 복잡한 칩이든, 계층적 상호 연결 구조, 이종 프로세서, 다양한 운영 체제, 그리고 베어 메탈 소프트웨어 간에는 상호 작용이 존재합니다. 칩과 이를 사용하는 시스템을 시장에 출시하기 위해서는 이러한 모든 상호 작용을 조화롭게 조정해야 합니다. 게다가 대부분의 시스템은 최종 시스템이 배포되었을 때 워크로드가 실제로 어떤 형태를 띨지 정확히 알지 못한 채 설계된다는 점이 이러한 과제를 더욱 어렵게 만듭니다.

SLM은 칩 내의 연산, 통신 및 스토리지 리소스의 기능에 대한 심층적인 통찰력을 통해 이러한 과제를 해결할 수 있습니다. 칩에 내장된 기능 및 구조 모니터와 분석 소프트웨어를 결합함으로써, 칩의 작동 방식과 전체 시스템과의 상호작용에 대해 훨씬 더 빠르고 심도 있게 이해할 수 있습니다. 또한 시스템의 수명 주기 동안 워크로드는 변화하고, 소프트웨어 및 펌웨어 요구 사항은 변하며, 트랜지스터는 노후화됩니다. SLM은 칩과 시스템이 이러한 변화에 적응할 수 있도록 하는 통찰력도 제공합니다. 그 결과 개발 기간이 단축되고, 검증 효율이 향상되며, 장기적인 성능이 개선됩니다.

전체 수명 주기 동안 성능, 출력, 신뢰성 및 보안이 최적화됨

실리콘 칩의 성능은 작동 수명 동안 일정하게 유지되지 않습니다. 실리콘 구조의 노화 현상으로 인해 시간이 지남에 따라 소자의 성능 특성이 변화합니다. 시스템 작동 환경 또한 칩 성능 변화에 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 요인에는 주변 온도의 영향, 공정 변동, 전압 공급 변동, 그리고 작업 부하 및 전기적 작동 매개변수의 변화가 포함됩니다. 보안 침해 역시 칩 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.

오늘날 반도체 소자는 시스템 내에서 점점 더 중요한 핵심 기능과 안전 관련 기능을 수행하고 있습니다. 이로 인해 이러한 소자의 견고성과 신뢰성이 더욱 중요해졌습니다. 이러한 시스템 중 상당수는 수명이 길며, 시간이 지남에 따라 반도체 소자의 성능도 서서히 변화하게 됩니다.

실리콘 수명주기 관리 이 솔루션은 이러한 모든 영향을 모니터링하고 현장 수준에서 개별 장치 단위로 시정 조치를 실행할 수 있는 데이터 수집, 분석 및 제어 환경을 제공합니다. 그 결과, 시간이 지남에 따라 실리콘 장치와 전체 시스템의 성능이 훨씬 더 안정적이고 안전하게 유지됩니다.

어떤 솔루션을 Synopsys 어떤 솔루션을 제공하나요?

Synopsys 실리콘 수명주기 관리 제품군에는 다양한 통합 제품과 기능이 포함되어 있습니다. 이 종단간 솔루션의 주요 구성 요소는 다음과 같습니다:

  • Synopsys SLM 환경, 구조 및 기능 모니터링 IP는 기존의 (DFT) 및 내장 자가 진단(BIST) 리소스와 결합되어, 실리콘 라이프사이클 프로세스의 기반을 형성하는 풍부한 실리콘 데이터 세트를 제공합니다.
  • Synopsys TestMAX™ 와 ‘Synopsys ’ 디지털 설계 제품군의 RTL-to-GDSII 솔루션은 Synopsys SLM 플랫폼의 모니터링 및 분석 도구를 RTL 또는 게이트 레벨 설계에 자동으로 통합합니다.
  • The Synopsys SLM 제품군 링크 Synopsys TestMAX 골든 사인오프 솔루션인 Fusion Digital Design Family와 연동되어, Synopsys SLM 내장 모니터의
  • Synopsys Digital Design Family는 실리콘 데이터 기반의 타이밍 모델 보정을 활용하여 필요한 마진을 최소화하고, 고급 분석 기술을 통해 설계의 전력, 성능 및 면적(PPA), 신뢰성 및 실리콘 예측 가능성을 한층 더 최적화함으로써 설계 구현의 전체 과정을 완성합니다.
  • Synopsys HSAT(High-Speed Access & Test) IP는 기능 인터페이스를 통해 적응형 고대역폭 테스트를 제공할 뿐만 아니라, 전체 실리콘 라이프사이클에 걸쳐 DFT 및 실리콘 모니터링 네트워크에 대한 고속 액세스를 지원합니다.
  • Synopsys TestMAX™ ALE는 시스템 내 테스트( 다이 )부터 제품 수명 주기의 모든 단계에 이르기까지 매우 넓은 테스트 대역폭을 제공합니다.

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