与物理边缘芯片萎缩

较小的流程节点,加上不断寻求更多的功能添加到设计,迫使芯片制造商和系统公司选择哪些设计和制造组可以访问技术减少利润。

过去保证金主要是分为铸造厂,实施高度限制性设计规则(rdr)来弥补新工艺技术的不确定性,和设计团队,建立额外的电路设计,以确保可靠性。rdr添加工厂保证金为各种流程,使晶圆厂缓冲区从畸形功能过程变异——总是更多的问题比成熟的新工艺。设计团队,提供额外的电路故障转移,以防出现问题。

但finFET节点开始,就将边缘添加到设计不再是一种选择。增加晶体管密度和细线到达了一个点,系统的总利润率——的总和铸造厂和设计团队集体内置芯片,开始影响性能和权力。简而言之,它需要更多的能量来驱动信号距离长细线,通过额外的电路,它降低了性能。因此,铸造厂开始与EDA公司减少密切得多guard-banding通过更好的工具,越来越多的通过人工智能的应用/毫升和更详细的模拟,除了这些工具与新工艺技术进行更紧密的整合。

其结果是胡搅蛮缠的不同群体游说任何保证金可以从设计到制造流程。保证金作为对冲不确定性在异构集成,以及缓冲各种类型的噪声,由于晶体管密度的增加和身体的影响。也改变了插入点测试,计量,并检查,特别是对安全关键任务设计,并延长测试除了制造业和到田野,保证金可以用来当数据路径路由信号降低由于老化或潜在的缺陷。在某些情况下,它也促使芯片制造商选择技术证明在硅,或由于其固有的冗余更有弹性,与最新的、最先进的技术。

“人们正在寻找variability-tolerant设计免受保证金的问题,”约翰·Kibarian说,总裁兼首席执行官PDF的解决方案。“某些架构。所以任何类数组或内在并行元素——比特币矿业芯片或gpu,或TensorFlow芯片或其他IPUs(智能处理单元)——往往是variability-tolerant相对于CPU或一个处理元素。那些已经大部分工作负载,和工作负载现在转向内在的东西更variability-aware。使你变化的晶圆厂。但是最低的晶圆厂变异性仍然积累最市场份额,因为你仍然与不变量技术,将导致更好的产品更少的变量,你会得到报酬的。”

少利润也受到了重视改善现有生产流程,和一个关键的努力整合数据从一个或多个步骤一起工厂的其他措施。

“数据集成是一个关键的一部分,”Jon Herlocker说,总裁兼首席执行官Tignis。“有很多数据竖井内的晶圆厂,特别是在前端和后端之间,因为很多的可靠性和测试发生在后台,和很多时候这些数据不是连接到前端数据竖井。另一个有趣的问题,我们看到数据竖井一边是因为先进的包装成为一个非常大的交易。这种技术和数据基础设施存在在包装方面是低技术含量的前端侧——但这同一组相比,这种低科技基础设施开始做一些高科技的东西。所以他们现在问自己,“我们把我们的后端技术和水平,它可以处理的复杂性,我们现在有什么?’”

每个进程在芯片设计和制造需要收紧,以弥补利润萎缩。明显的地区,包括制造和测试、计量和检验。

“如果你看看覆铜箔层压板,这是当前最先进的高级包装扇出,你可能有20层RDL,”基斯说最好,光刻产品营销主管上的创新。“你必须确保注册的是准确的。但是,当然,人们总是试图获得更好的计量和检测分辨率的性能。随着分辨率越来越紧张,覆盖的手握得更紧,然后你担心你的底物是否稳定。与包铜复合材料,当你治愈这些层,你可以改变形状的衬底。它改变了很多层,打开变得越来越难满足,你最终得到的收获损失。”

这创造了一个机会,生产过程中使用的新材料,包括玻璃和不同的祭祀和永久的粘结材料。但有保证金需要,由于理解的差距材料如何结合其他进程时的行为。

“我们需要弄清楚如何帮助我们材料的行为在一个客户过程中,“罗摩Puligadda说,首席技术官布鲁尔科学。“如果我们有访问处理条件下,我们可以模拟我们的材料是如何表现或执行这些过程。这将帮助我们预测失败和缩短反馈循环。”

更糟糕的是,今天的材料——像许多的制造工艺比五年前非常不同。

“今天使用的材料在包装受到更高的性能水平,稳定,质量、环境兼容性,和清洁,“Puligadda说。“前进,pfa和PFOS-free材料需要,和更高水平的清洁需要支持过程,如混合成键。包装材料将转向front-end-level质量要求。”

更好的设计工具,但更孤立的数据
在设计方面,发放利润一直是一个挑战,但这是在异构设计针对特定领域变得更加困难。异质性允许芯片制造商尝试不同的选择,并使工程变更订单竞争的原因。但现在利润薄,需要做更多的工作,这就是为什么设计技术共同改进和系统技术共同受到这么多关注。早些时候决定需要在这个过程中,由于物理利润影响从推断统计学原子层的过程。

”有很多的保证金,保证金堆放已经堆放在更多的保证金在很长一段时间,”Simon segar表示,在多家公司董事会成员和前首席执行官手臂。“一些毫升在设计中的应用是一个机会来优化跨大,挤出一些保证金,并理解失败机制在一个稍微不同的方式。”

建立的争论点,因为虽然设计团队总是想更多的保证金,physics-related点球。至少在前沿的设计,更少的利润相当于更好的性能和权力,但是它也需要重新考虑的各种流程和方法。保证金需要考虑上下文中的整个系统,而不是单独的块或流程。

说:“每个人都想降低利润率莫费萨尔,总裁兼首席执行官Movellus。“当你看处理器,300瓦以上,你真的找不到一个包。也许你只需要减少几瓦,它从它不可能成为可能。的方法就是通过减少利润。在哪里我over-margin,因为每一块over-margining增加V_最小值,减少电压-功率V²。这所有的一切反馈。V是与时间有关,所以有推挤出每一个可能的边缘,这都归结于时机。但这需要一个系统视图而不是看一块。”

3 d-ics挑战变得更加复杂。“这是可怕的,为什么人犹豫,“Shekhar Kapoor说,高级营销主任数字设计Synopsys对此。”的方法和工具,我们可以帮助你今天分区设计。我们可以告诉你纯粹从连接的角度来看是最好的分区。你可以把所有的宏一个死,你可以有逻辑,然后你可以有一个内存,你可能会遇到大件性能目标。但这是最优的方法吗?你看着这些其他的切入点?你完成了热的一部分吗?你有一个热保证金和权力优势,你必须把这些加起来。但我们曾经有20个不同的角落。现在我们有200时间角落今天典型的整体设计。 So you’ve got to get into all these combinations for nominal worst case, and all of these things have a huge multiplicative factor. And that’s just for timing. You also have thermal issues, aging, power. How do you extend your timing sign-off, not just for point-to-point, flop-to-flop, but take into account the effects of power and thermal. If you can do that right, then at least you’re handling the margin in one place.”

segar表示同意。“你可以担心保证金从设计中“物体”或“这段IP。与堆叠死了或多个死了”,不同的底物,特别是如果他们来自不同铸造厂,每个人都要建立在一个安全边际。但如果你一直这样做,最终你没有表现。这可能导致不同的描述方式的构建块。”

这也增加了电源完整性分析的需要,通常被认为是十年前不重要。“现在这是一个一级签署工具,因为电压的利润越来越薄,”马克Swinnen营销主管有限元分析软件。“最好的办法是减少电压降低,所以有超低电压的过程。但这意味着你的副作用没有电压降的幅度。你把电压很低,你真的不能失去任何的道路上,所以他们变得非常,非常敏感的电压降,和EM / IR成为一级签字工具。如果你增加电压降,你的最大频率下降,因为现在你必须设计一个较低的电压。所以不仅你不有很多优势,但任何保证金您创建对性能直接到你的底线。这意味着你真的不想把保证金,除非你绝对必须的。尽管如此,人们已经看到芯片出来降低约10% F_马克斯比他们最初的模拟,他们无法得到他们应该得到的频率。最常见的原因是动态电压降。有逃脱的压降分析他们看不到,在实际芯片引起当地的电压降,影响时间。他们看到一个神秘的频率下降10%由于电压降的情况下他们没有预料到,这可能是由于动态电压降,已成为完全主导了美好的静态适当的电压降。挑战在于如何识别哪些开关组合是现实的,这将导致给最坏的电压降,以及如何减轻那些如何修复。但毛毯边缘的概念在芯片计数器是行不通的。它已成为一个非常困难的问题,你需要更聪明的技术来识别现实的切换。”

此外,保证金可以确定哪些过程——或者先进的包装,流程——最适合一个特定的设计基于guard-banding不再是一种选择。“高级节点是不成熟的,”说Movellus费萨尔。“有更多的变化,更多的电阻电线,你支付它的启动电压。你可以去盖茨0.6伏特,但你必须坚持0.75甚至3纳米左右。这就是要保证金。”

结论
利润如何分配,组织,正在成为一个巨大的挑战。它不再是局限于一个进程或一个流的一部分。相反,保证金需要考虑上下文中的一个系统,系统,有时甚至是一个系统,它需要被视为一个跨越多个组的总数。

我们的目标是提高可靠性,保证金可以影响选择处理元素,记忆,芯片架构,最终信号的弹性系统的完整性。每个设备的核心,即使它并不总是显而易见的不同部分的设计到制造链。今天的芯片行业应对少利润的影响以及如何弥补失去一个有价值的捷径。