电路老化成为一个关键的考虑因素

电路老化被认为是别人的问题时,大多数消费者应用程序设计是芯片,但现在不是了。

这反映了市场的转变。当大多数芯片是为消费电子产品,如智能手机、设计通常是每两年更换一次。但随着手机市场扁平化,芯片越来越被用于汽车、工业和医疗应用程序,可靠性已成为更重要的。老化是一个主要组件的可靠性,和关注甚至开始波及芯片为手机设计的设备。众多业内人士说手机oem要求新芯片去年至少四年,而不是两个,在其它市场,他们可能不得不保持功能长达20年。

“汽车,我们希望它持续时间更长,现在一辆车是我们的最大的电子设备,“Seena Shankar说,校长高级产品经理节奏。“无人驾驶汽车,它是非常重要的。衰老是每个人都在谈论的影响不仅仅是汽车,但是物联网增长,进入我们的生活的各个领域,因为它获得牵引力。这是一个重要的问题,我们都必须弄清楚,尽快解决。”

这将创建额外的问题,因为集成电路老化是上下文敏感的。

”两个设备制造相同经验一组不同的行为,比如买一辆汽车驱动在加州和汽车在马萨诸塞州或阿拉斯加,“若昂Geada的解释说,首席技术专家的半导体业务有限元分析软件。“他们体验一种完全不同的老化模式。这样,一切都是上下文相关的,因此,解决方案,我们需要看看它必须能够解决,或以某种方式guardband或者减轻对预期变化之间的设备如何出现。这不仅仅是汽车。汽车当然是一个大的公共区域的需求随时设备放在一个长期的关键位置,有时因为它的生命关键在汽车和航天,有时因为真的很难得到设备维护。你会发现在工业物联网、基带电台,风力发电机在大海与直升机保持它们的唯一途径。任何具有长寿命,难于维护,你要确保设备将继续在其预测环境足够长的时间来得到投资回报,人们想要的。所以它涵盖了一个非常大的传播。”

老化的兴趣已经升级,特别是芯片发现进入更对安全性要求苛刻的应用程序。

“今天的汽车工业是350亿美元,”哈斯。Sawant说,技术人员在设计支持组的成员GlobalFoundries。“这将在未来几年持续增长和更大的自治权,所以可靠性成为一个主要关心很多汽车芯片。ADAS或高级驾驶员辅助系统都受到非常恶劣的天气条件下,和他们有一个产品寿命长。有很多传感和处理在这些现代汽车芯片。因此,老龄化成为很多客户非常关键的时间签字。”

这同样适用于物联网和其它安全应用,Sawant说。“老龄化是一个相当复杂的话题。时间签字,不是很清楚,还有很多需要探索。今天设计师主要是依靠degradation-rate-based解决模型老化和添加更多的guard-banding时间签字,导致悲观的设计。我们要想出解决方案,更准确的模型老化。”

其他人也同意。“特别在移动领域,我们感觉到新版本的消费者不一定会经常过去,”格雷格·柯蒂斯说:高级产品经理AMS验证导师,西门子业务。“因此,制造商,开发人员必须确保产品寿命寿命比以前的情况。”

并不总是很明显是衰老和功能安全之间的联系,并在汽车市场尤其如此。

“自主汽车,我们进入一个安全的国家,但是我们没有可靠的可靠性数据,”Jorg Grosse说产品经理功能安全OneSpin解决方案。“如果你去铸造要求基地失败率为特定故障或故障类型,你通常没有得到它们。这是一个非常重要的输入对整个计算过程。最后,我们真正要做的是计算出适合IC(失败)率,和如果你没有可靠的失败率,你不能计算它。今天,它也仍然使用一个非常古老的西门子模型数据,只有彼此比较芯片。我们基本上说适合率绝对是错误的,因为我们没有正确的数据,但至少如果每个人都使用相同的数据我们可以互相比较芯片。这就是艺术的状态。”

如何建模老化
今天大部分的老化数据来自铸造厂,理解它如何晶体管制造将年龄。数据越来越被共享与EDA公司确保老化模型用于设计是准确的。反过来,这些模型用于创建时间的解决方案和充分加旁注晶体管降额。

“从模拟特征的角度来看,我们使用的模型,我们使用这些参数和模拟运行一些压力,“Shankar解释道。“然后,我们提出一个模型,该模型可以转化为一个自由文件。一旦我们强调了香料模型和想出一个网表,我们可以运行它通过一个工作周期特定数量的年。我们大部分的客户都是做的分析1、5或10年。我没见过的人。然后他们试图研究晶体管行为是可耻的。我们总是谈论浴缸曲线,失败是非常高的速度一开始,然后稳定下来,然后还有最后失败。这就是衰老。”

许多因素进入衰老,她指出。“它可以使用的频率、温度、过程变化。所有影响老化。有很多不同的参数,进入它,它应该在自由处理文件,以便捕捉数据。之后,图书馆通过静态时序分析或时机和位置。然后你可以真正看到它的影响。这将是非常昂贵的,因为它的很多特征。我们的大多数顾客选用减免的效果,但我称之为税。统一税你申请你所有的晶体管在所有细胞和模式,这就是你倾向于把很多保证金放在桌子上。如果你让每个杀或特定的负载,或使它非常细粒度的,然后它变得更加准确。 But it’s a long way to go to get there.”

这种类型的特异性是准确的,但它也是昂贵的。

“,”Geada的解释说。“我个人不喜欢加旁注策略。利差是一个很好的拐杖。这是前进的一种方式,当你不再有在适当的抽象级别的模型,但它仍然是一个拐杖。这不是一个工程解决方案,你永远不能正确地利润。如果你的最坏的情况下,你不能建立一个芯片的工作PPA你需要,所以你必须妥协你愿意承受多大的风险与什么样的设计你可以卖。没有一个很好的权衡,因为特别是当我们处理的是生死攸关的应用程序,你必须考虑到最坏的情况下。当设备不断在重负载模型用于老化,特定的应力模式夸大事情。Uber-like车辆,是否完全自动化,有着完全不同的使用模型比标准的家庭轿车,实际上不会停在一个特定国家的很多时间,虽然电子产品总是有些活着。有一个完全不同的老化模型和你不能正确保护带这两种情况下。虽然我们理解物理,我们需要铸造使构造的参数化模型,描述了他们的特定的晶体管被描述或他们的年龄,但那需要应用。这是我不同意的地方图书馆的方法。图书馆是很容易的,但是你需要上下文敏感的设计实际上是在模拟模式,设计实际经验。你需要年龄在设计,不是一种理想的情况在图书馆的水平。”

这是更好地利用数据可以帮助的地方。

“现在铸造提供了添加的老化方程和参数影响衰老在一段时间内,“导师的柯蒂斯说。“如果一个设备会分解,会发生很early-not一定晚了。所以许多客户倾向于年龄很短的增量,从零到两年,然后可能蔓延出来,由于故障发生后早期。”

具体来说,Sawant解释衰老模型有不同的解决方案。“一个解决方案增加了减免和旖旎。其他解决方案更准确,这是你在图书馆添加老化的数据。图书馆老化更细粒度的,因为有老化数据为每个单独的细胞在你的设计中,与减免你统一税适用于所有细胞的设计,所以它不是颗粒,因此这是悲观。”

一个岁的库可以更细粒度的。“基于我们的实验中我们看到的时间设置,我们看到大约20%改善当我们比较这derate-based解决方案,”他说。”,你见过更多的持有违反图书馆的老化,这意味着它有助于捕获关键补丁可能已经错过了使用基于减免的解决方案。的泄漏,我们看到约7%至11%的改善。再次,derate-based解决方案并不因为老化泄漏模型的改进。随着年龄增长,VT转变发生。有一个增加阈值电压的装置。derate-based解决方案不捕获。岁的库捕获并帮助传递,有利于设计师。同时,杀了建模是一个非常重要的降解老化的发生,因为这不是在减免了。 So essentially there are two ways of doing things. One is the easy, a less expensive way. The other is a more accurate way of modeling aging. It typically depends on the customer. Right now, aging is becoming a topic of hot interest but not a lot is known about it.”

理想情况下,客户将会只有一个方法,Sawant说。“因为加旁注是拐杖,首先,当没有数据,你将开始derate-based方法开始,然后进入一个岁的库,这是更准确。”

改变心态进入设计可能是另一个挑战。柯蒂斯指出,最初客户设计与保证金。但越来越不能离开保证金在桌子上因为制造成本和对功率和性能的影响。“老龄化是一个地区基本上他们看着挤出每一点的利润,他们可以设计。这是一个更准确的方法不仅仅是降额设计。”

此外,边缘通常不只是一件事。它实际上是一个栈。

“铸造,他们给我们的模型,包括一些填充物覆盖自己,“说ANSYS Geada的解释。”然后图书馆供应商增加了一点点填充和没有人谈论的是什么,但是每个人都说这个堆栈的保证金。因此,我们不再真正接近硅能给我们什么。的工程方法,我们需要做可行的设备可靠,本质上留下大量的保证金在桌子上。世界已经变得非常激烈,我们现在需要剥去所有这些层和接近裸金属和真的提供了一个优势,因为这是你设计与别人区分开来。”

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