隨著芯片性能的可靠性不斷提升，集成電路行業(yè)終于有機(jī)會(huì)與當(dāng)今許多其他業(yè)務(wù)領(lǐng)域一樣，利用產(chǎn)品和技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以提高整個(gè)電子系統(tǒng)價(jià)值鏈的效率與價(jià)值。為此，新思科技推出以數(shù)據(jù)分析驅(qū)動(dòng)的芯片生命周期管理(SLM)平臺(tái)，通過(guò)收集芯片上各個(gè)階段的有用數(shù)據(jù)，并在其整個(gè)生命周期中對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化分析，優(yōu)化芯片生命周期中每個(gè)階段。

今天我們將從SLM的由來(lái)、定義、工作方式、優(yōu)勢(shì)、挑戰(zhàn)、以及SLM與芯片的關(guān)系等更多角度，再一次對(duì)芯片生命周期管理這一概念進(jìn)行深入分析。

從PLM到SLM

數(shù)十年來(lái)，各行各業(yè)的公司都是通過(guò)產(chǎn)品生命周期管理(PLM)工具來(lái)管理從生產(chǎn)初期到市場(chǎng)部署整個(gè)流程中的產(chǎn)品狀況。芯片作為底層技術(shù)，雖然與我們的日常生活息息相關(guān)，但專門針對(duì)芯片的管理流程卻直到最近幾年才提上日程。

SLM作為業(yè)內(nèi)的新興概念，在過(guò)去幾年中正逐漸獲得業(yè)界認(rèn)可。SLM基于成熟的PLM構(gòu)建模塊，對(duì)半導(dǎo)體器件從設(shè)計(jì)開(kāi)始、到制造、測(cè)試、交付至終端用戶系統(tǒng)這一全流程進(jìn)行檢測(cè)和分析，旨在通過(guò)跨生命周期方法增強(qiáng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和部署的確定性。通過(guò)SLM平臺(tái)的檢測(cè)和分析，開(kāi)發(fā)者能夠根據(jù)分析結(jié)果對(duì)芯片和終端用戶系統(tǒng)進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化。

芯片生命周期管理的流程主要包括以下兩個(gè)階段：

在芯片設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)加入傳感器、監(jiān)視器等，從而能夠?qū)υO(shè)備生產(chǎn)以及實(shí)際性能進(jìn)行深入分析

在設(shè)備的整個(gè)生命周期中收集和處理數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，為設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和客戶現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)化提供支持

通過(guò)SLM，開(kāi)發(fā)者可以高效實(shí)踐“觀察、控制和優(yōu)化”的理念。嵌入式監(jiān)視器與傳感器收集和反饋的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和參數(shù)，可直接轉(zhuǎn)化為對(duì)芯片系統(tǒng)的質(zhì)量、性能和可靠性的提升。

由于SLM能夠?qū)κ褂弥械漠a(chǎn)品維護(hù)和故障情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，因此超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心、消費(fèi)電子和汽車等應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)SLM的使用青睞有加。

巨大的挑戰(zhàn)催生SoC創(chuàng)新模式

SLM的興起恰逢半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)刻。但開(kāi)發(fā)者們同樣面臨著一系列挑戰(zhàn)。

首先，挑戰(zhàn)具有多米諾效應(yīng)。新工藝節(jié)點(diǎn)使得同一顆芯片上晶體管的數(shù)量增加，這會(huì)導(dǎo)致制造流程可變性增加等一系列問(wèn)題，對(duì)開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)挑戰(zhàn)越來(lái)越多。

制造可變性增加，意味著芯片開(kāi)發(fā)者在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮更多惡劣情況，或是依賴傳感器和監(jiān)控設(shè)備測(cè)量芯片的變化程度。此外，設(shè)計(jì)密度增加也會(huì)導(dǎo)致電流和功耗密度增加，降低節(jié)點(diǎn)電壓供電電平，使其更加不穩(wěn)定，還會(huì)產(chǎn)生熱點(diǎn)。

現(xiàn)在，為了針對(duì)各種附加路由和跟蹤功能做出不同布局，芯片和系統(tǒng)變得更加復(fù)雜。越來(lái)越多的硬件和軟件在實(shí)際使用中不斷融合升級(jí)，需要妥善處理SoC設(shè)計(jì)對(duì)于環(huán)境刺激的反應(yīng)以及對(duì)于不同工作負(fù)載需求的響應(yīng)能力。這也會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)量增加，因此需要在生產(chǎn)的各個(gè)階段提高數(shù)據(jù)一致性。

這些挑戰(zhàn)增加了傳統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)失敗的風(fēng)險(xiǎn)，推動(dòng)了電路測(cè)試在制造和生產(chǎn)評(píng)估之外的需求。

為了應(yīng)對(duì)當(dāng)今日益增長(zhǎng)的系統(tǒng)復(fù)雜性和性能需求，芯片開(kāi)發(fā)者需要重新檢查芯片器件構(gòu)建的各個(gè)步驟，增強(qiáng)芯片在整個(gè)生命周期內(nèi)的可見(jiàn)性和可觀察性。

在設(shè)計(jì)中嵌入創(chuàng)新傳感器和結(jié)構(gòu)，可以讓團(tuán)隊(duì)獲得更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，了解在生產(chǎn)測(cè)試期間如何篩選器件進(jìn)行部署，以及器件如何對(duì)動(dòng)態(tài)環(huán)境條件和刺激做出響應(yīng)。團(tuán)隊(duì)可以在整個(gè)測(cè)試和運(yùn)營(yíng)階段不斷精進(jìn)數(shù)據(jù)分析，深入了解器件故障，從而能夠運(yùn)用整個(gè)生命周期階段的可追蹤信息對(duì)問(wèn)題進(jìn)行根本原因診斷。

SLM通過(guò)提供更有深度的分析，可以解決傳統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)必需要實(shí)現(xiàn)的變化，并將作為行業(yè)的最新模式持續(xù)引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。隨著發(fā)展勢(shì)頭日益強(qiáng)勁，SLM平臺(tái)需要保持靈活性、可擴(kuò)展性，支持隨時(shí)間的推移輕松采用新的傳感器、監(jiān)控器和數(shù)據(jù)源。

SLM能做到什么程度?

采用成熟的SLM平臺(tái)，芯片開(kāi)發(fā)者可深度實(shí)現(xiàn)生命周期可見(jiàn)性，獲得充分分析結(jié)果，增進(jìn)對(duì)芯片器件的控制機(jī)制，包括動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)整(DVFS)。這些特性相互結(jié)合，大大優(yōu)化了電源器件操作和數(shù)據(jù)吞吐性能。

然而需要注意的是，部署單個(gè)產(chǎn)品或工具無(wú)法實(shí)現(xiàn)端到端的生命周期管理，因此需要集成各種SLM組件，確保實(shí)現(xiàn)特定應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)。

例如，高容量消費(fèi)應(yīng)用可以利用SLM工具和流程，參照芯片的參數(shù)反饋，降低設(shè)計(jì)限制帶來(lái)的影響。這樣一來(lái)，就可以進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)整，提高統(tǒng)計(jì)異常數(shù)據(jù)和未來(lái)潛在故障器件的可見(jiàn)性。

在實(shí)時(shí)系統(tǒng)管理中，如果在整個(gè)片上處理器內(nèi)核中部署，高顆粒熱傳感解決方案可以對(duì)超大規(guī)模數(shù)據(jù)應(yīng)用的功耗性能進(jìn)行優(yōu)化。這對(duì)超大規(guī)模數(shù)據(jù)應(yīng)用尤其關(guān)鍵，因?yàn)榧词故窃佥p微的功耗降低也可在大型云服務(wù)器配置產(chǎn)生指數(shù)級(jí)的節(jié)能影響。熱傳感精度的小幅提高，可以讓每個(gè)處理器芯片每小時(shí)降低功耗不到一美分。雖然在芯片層面看上去并不明顯，但對(duì)于大型數(shù)據(jù)中心配置而言，這樣的小幅優(yōu)化每年可以節(jié)省數(shù)百萬(wàn)美元?？紤]到服務(wù)器在生命周期內(nèi)的運(yùn)行成本高于初始購(gòu)買價(jià)格，任何幅度的功耗降低都是有意義的。

在汽車應(yīng)用中，對(duì)老化和劣化因素的持續(xù)評(píng)估(如用戶工況、熱應(yīng)力和電源電壓應(yīng)力)將為車載電子系統(tǒng)的維護(hù)和更新提供更具預(yù)測(cè)性的方法。如果這些系統(tǒng)對(duì)故障的預(yù)測(cè)性更強(qiáng)，可以考慮在設(shè)計(jì)中采用商業(yè)級(jí)芯片。雖然有些反直覺(jué)，但相比高成本的可靠系統(tǒng)而言，這樣可以縮減成本，提升確定性。

新思科技的SLM平臺(tái)行業(yè)領(lǐng)先

芯片數(shù)據(jù)的可見(jiàn)性對(duì)于設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)之間的回路閉環(huán)十分重要。新思科技推出了芯片生命周期管理系列，這是一款行業(yè)領(lǐng)先的SLM平臺(tái)，可在器件生命周期的各個(gè)階段優(yōu)化芯片狀況。

SLM綜合平臺(tái)包含多個(gè)集成解決方案和功能：

廣泛的指標(biāo)監(jiān)測(cè)IP和訪問(wèn)基礎(chǔ)設(shè)施可以收集芯片運(yùn)行數(shù)據(jù)的方方面面。指標(biāo)監(jiān)測(cè)包括環(huán)境、結(jié)構(gòu)監(jiān)控器和測(cè)試結(jié)構(gòu)。

一套全面的檢測(cè)集成和驗(yàn)證流程，可直接連接至新思科技的Fusion RTL至GDSII 實(shí)施系統(tǒng)。

半導(dǎo)體制造分析引擎以及良率管理引擎，可優(yōu)化運(yùn)行效率，提升總體良率。

自主優(yōu)化平臺(tái)，可自動(dòng)實(shí)時(shí)提高計(jì)算系統(tǒng)性能。

新思科技的SLM平臺(tái)基于豐富的可見(jiàn)性、深度分析和集成自動(dòng)化而構(gòu)建，可為SoC團(tuán)隊(duì)及其客戶提供更深層次的洞察力，從而優(yōu)化芯片生命周期每一個(gè)階段。

未來(lái)，SoC架構(gòu)師肯定會(huì)在設(shè)計(jì)、制造、和生產(chǎn)測(cè)試的各個(gè)階段融入SLM理念，從而對(duì)芯片實(shí)現(xiàn)端到端的生命周期管理，幫助公司在最先進(jìn)的芯片技術(shù)出現(xiàn)時(shí)及時(shí)把握機(jī)會(huì)，為提高芯片設(shè)計(jì)效率和可預(yù)測(cè)性開(kāi)辟道路。

審核編輯：湯梓紅