启用硅生命周期解决方案

产品生命周期管理(PLM)的概念应该很熟悉，尽管半导体行业还没有采用一种系统来管理产品的整个生命周期，从开始到设计、实现、部署和现场服务，一直到生命周期结束的活动，如最终处理。现在，业务和技术压力的结合正在将PLM功能引入推动当今高性能和安全关键应用的硅器件。这被称为硅生命周期管理，通过对硅器件的广泛监测和控制，实现了高水平的可靠性、安全性和安全性。

为什么要进行硅生命周期管理?

半导体行业的进步依赖于三个基本驱动因素:工艺技术的扩展、设计的扩展和系统的扩展。工艺技术的扩展允许在芯片上构建更小的电路，这使得设计扩展成为芯片本身成熟的系统。系统级扩展意味着内置芯片的系统变得更加复杂、普遍和关键。

这些并行的规模效应为半导体行业及其客户创造了一场完美的挑战风暴。随着系统规模的扩大，意外的低效率、异常、漏洞和系统级交互会对终端系统性能产生巨大影响。

但是，正是不断增加的系统复杂性推动了硅生命周期解决方案(SLS)的采用。要确保设备的性能、安全性或安全性，首先需要对SoC进行可见性，以便在整个使用寿命期间对其进行监控和评估。硅生命周期解决方案将被用于部署在汽车中的下一代安全关键设备，但对于数据中心部门来说可能更接近现实，因为延迟的每一个微小增加都与之相关的巨大成本。一个典型的例子是公开报道的谷歌磁盘舰队的案例，它曾经遭受低概率的性能影响，导致数据可用性出现长时间的延迟。这些系统层面的影响通常只在规模上显现出来。

除了这些系统级的复杂性之外，半导体行业面临的传统挑战也呈指数级增长——从硅验证到制造测试，良率管理，硅抚养和硬件-软件集成。

当然，更好的产品性能、可靠性、安全性和安全性具有直接的底线后果。

硅生命周期解决方案是什么?

SLS背后的概念是提供一个基础设施，在硅产品开发和部署的每个阶段收集性能和其他数据，并使这些数据以可操作的形式提供给价值链中的各个参与者(图1)。因此，SLS必然包含几种不同的产品和技术，包括:

• 用于收集数据的芯片硬件和设计增强。
• 一层服务和管理软件，将数据从芯片中提取出来并传送到需要的地方。
• 允许人们分析和利用数据的应用层。

图1:硅生命周期解决方案平台。

应用程序本身执行各种各样的功能。例如，假设数据中心的所有者希望优化其运营，以减少资本支出和运营支出，并确保客户的满意度。根据从系统内部芯片收集的数据获取适当的信息，可以成为实现这一目标的有力工具。汽车制造商可以使用类似的信息基础设施来实现预测性维护，并避免昂贵的召回。

这是两个完全不同的用例，这突出了硅生命周期管理潜在的广泛适用性，但也突出了它的复杂性。在价值链中，数据中心经理距离半导体供应商只有几步之遥。作为片上仪器IP和软件的提供商，她是客户的客户的客户!然而，对复杂性的追求使得能够支持这三者的基础设施变得至关重要。

采用SLS是一种战略必要性，但实际上，它看起来像什么?它从希望建立一个整体方法来改进现有工艺的半导体公司开始。例如，IC设计人员将使用先进的DFT技术来提高IC质量，提高测试效率，并实现诊断驱动的良率分析(DDYA)。通过硅生命周期管理，设计人员将使用片上嵌入式分析IP来捕获和分析与测试和成品率相关的数据，这些数据将反馈到DFT过程中。所有这些都降低了成本，提高了质量，并加快了半导体制造商的上市时间。

沿着供应链进一步发展，功能监控增强直接使IC制造商的OEM客户受益。在芯片运行期间收集的数据可以提供给OEM、制造商，甚至芯片设计公司，由设备的最终用户自行决定。例如，在制造商进行系统集成和最终产品开发过程中，关于芯片真实功能行为的细粒度数据是非常宝贵的。更进一步，同样类型的数据可以用于部署后系统的持续优化。

SLS的一部分包括使用嵌入式分析来识别芯片中潜在的可靠性问题，从而实现主动的、预测性的维护-最大限度地降低召回成本并防止潜在的安全问题。

解决网络安全问题也成为可能。芯片上的功能监控模块可以配置为查找违反芯片设计规则的事件:例如，“除非处于安全重启模式，否则不允许任何人访问内存控制器寄存器。”违反此规则的行为将被检测到并告知，以便采取一些预先确定的行动。另一个例子是配置片上嵌入式分析模块，如果流量在给定时间间隔内超过一定的流量阈值，就会阻止来自源的流量，这将防止拒绝服务攻击。

除了捕捉已定义的规则违规，片上监控器还可以收集有关正常芯片操作的信息，并将其传递给片上或片外处理资源。有了足够的数据，我们就可以构建“正常运行”的统计配置文件。有了它，您不仅可以标记网络入侵，还可以发现表明硅的安全性或性能存在问题的异常事件。

有了SLS，我们可以了解老化趋势，并为可靠性问题提供早期警告，收集性能数据，并收集有助于确定责任的系统故障的取证记录(例如用于保险目的)。如果这些听起来像是系统级的问题，它们确实是。现实情况是，下一代soc本身就是真正的系统。

SLS包括传统的半导体价值链——设计、制造、测试和导入。它还深入到设备的部署阶段;提供信息，使客户更容易在设备中设计和生产最终产品;能够在现场进行持续监测，进行预防性维护;并确保设备在现场升级后仍保持性能。它将信息从设备制造商反馈给OEM客户和最终用户，并将信息从现场反馈给半导体概念和生产过程。多个参与者将参与构建完整的SLS基础设施，需要在整个价值链中建立伙伴关系和技术解决方案，例如开放api。这项工作已经开始，包括:

• 用于可靠性生命周期内互操作性的功能安全数据格式的IEEE P2851标准
• 西门子MindSphere云平台等工具目前应用于工业和制造业领域
• 嵌入式分析硬件模块和应用程序，用于监控、分析和从芯片到世界的通信

当然，硅生命周期管理还处于起步阶段。半导体生态系统中的知识是孤立的、高度专业化的。EDA的人不知道如何优化数据中心，数据中心的专家不知道如何优化硅产量。屈服工程师对RTL设计一无所知。创建正确类型的信息，在正确的时间提供给正确的人，是比技术实现更大的挑战。然而，挑战正是半导体行业赖以繁荣的原因。没有我们解决不了的问题。

总结

通过硅生命周期解决方案，芯片制造商可以创建整体的、数据驱动的解决方案，以增强半导体的设计、实现和利用。这种整体方法的基本好处是巨大的。集成电路的设计和生产过程变得更加灵敏、敏捷和具有成本效益。设备更容易集成到最终产品中，部署后性能更佳、更可靠、更安全。在设备的整个使用寿命周期内“监控重要事项”的能力可以实现预防性维护和现场持续的性能优化，这对新的商业模式至关重要。