專訪Amit Sanghani:淺談SLM

專訪Amit Sanghani:淺談SLM

SLM 如何改變我們看待元件全產品生命週期製程(complete device lifecycle process) 的方式

我們與新思科技(Synopsys)數位設計事業群工程副總裁暨硬體分析師Amit Sanghani 一起坐下來好好聊聊,晶片生命週期管理(Silicon Lifecycle Management,SLM) 如何改變我們看待元件全產品生命週期製程的方式,以及SLM如何讓我們更清晰地看清產品或元件的性能、可靠性和安全性。讓我們一同關注, SLM 如何能有效地解決最先進製程中每個階段的挑戰。

SLM是什麼,它會對產業帶來什麼改變?

Amit Sanghani:晶片生命週期管理(SLM)的主要目標,在於確保晶片在其可能很長的生命週期中,可以持續地順利運作。目前業界的一貫操作方式是在晶片出廠前進行測試,而且只測試一次。在那之後,晶片運作過程中的完整度和可靠性,基本上沒有被記錄下來。作為晶片的設計者,你可以掌握每個元件最深層的工作原理。然而,一旦它們投入了生產,實際上你就會失去與這些元件的所有連結,並且很快地把注意力投入到下一個設計項目之中,而不會花時間再去思考或了解之前的元件在實際應用過程中會處於什麼樣的狀況。然而,半導體產業的現況正在改變,隨著先進製程(28 nm至 3 nm)的出現,我們需要採用一種全新的方法,尤其是針對攸關安全性的應用方面;這就是 SLM 有潛力可以改變半導體產業的地方—讓我們以一種全新的方式,看待設計出的晶片從誕生到生命週期結束的整個過程。

為什麼會需要SLM?

Amit Sanghani:SLM 平台的誕生,源自於客戶期待在開啟裝置後,仍存在對晶片進行測試的渴望。這個要求又演變出更多額外的需求,像是可以進行週期性測試、觀測安全設置,以及監控各種參數(例如:性能參數)。SLM平台建立在新思科技於TEST和DFT領域的經驗和實力這個強大的基礎上,並運用嵌入式監視和感測(embedded monitoring and sensing)、數據分析和良率管理(yield management)等方面的專業知識。這些數據還可用於重新分析並在生命週期的早期階段進行改進。

是什麼讓新思科技的SLM方法與眾不同?

Amit Sanghani:在現代日益複雜的電子系統中,SLM 平台利用領先於產業的現有元件,來解決品質和可靠度所面臨的挑戰。為這些挑戰提供解決方案並不是什麼新鮮事,但我們正在使用的方法卻是前所未見的。藉由讓客戶可以存取晶片整個生命週期的裝置數據,我們建立了一種新的流程,讓裝置運作的一整個生命週期都可持續提供資料回饋和優化。此平台的核心,是一個專門的分析系統,以更高效率且有效的方式來因應上述的挑戰。SLM有兩個基本原則:首先,盡可能多收集關於每個裝置有用的數據;其次,分析整個生命週期中的數據,洞察其中可以應用的資訊,進而不斷精進晶片和系統上的相關運作。

什麼是SLM平台上關鍵的硬體和軟體元件?

Amit Sanghani:基本上,SLM平台有硬體設備,如PVT 監視器、環境感測器和其他監視器等,它們提供了大量的晶片數據(silicon data),而整個流程中都需要依賴這些數據。接著,將軟體整合到測試機台中,進行智慧資料萃取(intelligent data extraction),再嵌入到目標系統中進行本地分析。然後,這些硬體和軟體將資料輸入到統一的SLM資料庫和資料模型中,這些資料庫和資料模型涵蓋了半導體生命週期的所有階段,每個階段有特定的分析引擎會針對設計校準、產品量產、測試和製造,以及現場維護(in-field maintenance)等進行分析。

我正在研究先進製程 SoC,SLM 對於我及我的設計,又有什麼關聯性?

Amit Sanghani:在晶片性能和可靠性都至關重要的應用中,例如資料庫中心、人工智慧、高效能運算(high-performance computing)和車載應用等等,晶片的品質、安全性和可靠性越來越受到關注,以至於公司需要花費數十億美元來監控並解決這些議題。SLM讓設計人員能夠跨系統、跨裝置來追踪並維護晶片數據,協助他們能夠發現在大量的裝置和系統上可能出現的系統性問題。

我要如何運用SLM製程?

Amit Sanghani:在SLM製程的一開始,先加入關鍵的矽晶基本模組 (silicon building block),例如嵌入式的晶片內PVT監視器和結構感測器(structural sensor)等。這些感測器基本上就是裝置的眼睛、耳朵和各種感官,為我們帶來極高的晶片可見度。接著,這些萃取出的晶片數據被用來校準設計模型的參數;諸如環形振盪器(ring oscillator)的量測資料、關鍵電路路徑測試的結果,以及製程/電壓/溫度(PVT)監視器的數據,就是上述數據的例子。然後,這些數據收集工具將原始數據與智能集成自動化(intelligent integration automation)相結合,再提供給系統。最後,在每個生命週期階段進行有目標性的分析(targeted analytics),進而可以對每個設計階段進行優化。

晶片生命週期管理帶來哪些好處?

Amit Sanghani:SLM不僅為晶片設計人員,也對晶片的終端使用者(end user)帶來許多好處,包括可以更順暢且更快速的產品上市(product bring-up)、擁有更好的性能,以及在晶片的使用壽命期間,保有安全性。其他好處還包括提高設計效能、加快產量的提升、提高生產良率、減少測試時間、提高產品品質等。換句話說,可以加快晶片和系統本身上市的時間。

展望未來

總而言之,SLM適用於晶片生命週期中的不同領域,從早期的設計開發、製造生產、測試、除錯和產品實際上線(bring up) 到現場運作(in-field operation)等。新思科技的SLM平台透過分析晶片上監視器和感測器的數據,完成晶片生產、設計和應用開發,進而優化晶片生命週期的各個階段。這代表了晶片設計和後續維護的一個全新方向!想像一下,你可以在未來與你的裝置持續保持連結,並在它的整個生命週期內追蹤、監控其運作狀況。這很可能會改變整個先進製程半導體設計領域的遊戲規則。