监控芯片在很多层面上

优化产量、性能监测是一个重要的趋势,和正常运行时间系统,使用复杂的集成电路,但并不是所有监控都是相同的。

事实上,有多个级别的监控。在许多情况下,他们可以一起使用来帮助解决问题的时候有地方出了问题。他们还可以用来帮助确定谁在供应链拥有修复。

“如果系统不工作,我怎么找到问题的根源和生产阶段中引入的问题是我可以避免这样的问题在未来?副总统,”诺姆问Brousard系统proteanTecs。“这对数据中心是一个大问题,例如,因为他们有这么长的一个供应链。的能力,以确定问题的会告诉你的责任所在。今天,许多调查结束没有问题发现的结果。”

监视器可以在最低水平,测量功能的芯片的基本物理性质。他们也可以在更高的抽象级别上操作,关注信息流动和交易。真正的承诺来自于跨层的运行分析。分析和挖掘可以帮助识别一个高级的底层原因的问题。

ProteanTecs点在一份联合研讨会来说明西门子高级和低级监测如何共同揭示根源高层信息的问题。“我们的工作与西门子子公司UltraSoC非常互补,“Brousard说。

”我们工作在功能层面上,“说Gajinder Panesar,研究员西门子EDA。“我们会有其他的人提供模拟显示器,他们也将连接我们的模块。”

监测基础知识
“监控”是一个通用术语的各种技术用于跟踪芯片的性能。其中许多目标芯片而他们在服务。其他增加生产检验流程。关于芯片的目的是生成数据,可以用来优化性能和产量。

这些传感器是非常小,允许他们被放置在不同的“空白”(晶体管之间的差距)和“grayspace”(IP块)之间的空间区域。显示器大小将决定是否有片尺寸的影响,因此,有多少监视器。

“我们看到温度和电压供应的战略位置点,而通常会有欲望将定期过程监控电路图案的安排,”Stephen Crosher说硬件SLM策略主管Synopsys对此。

监测数据是可以改变的地方。一些可以用于即时on-die决策。一个例子将是一个温度传感器,告诉一个控制器,时钟频率应该拨下来如果芯片太热。性能可能会变得更糟,但是芯片将在事件。

别人发送数据到云或其他数据中心或服务器。这些数据不能用于实时决策,因为数据中转时间太长,但它可以用来跟踪行为和关联他们加工的历史。

而“监控”通常是作为一个通用术语,另外两个方面是常见的。“传感器”是许多公司如何描述他们的显示器,而“代理”是proteanTecs所使用的名称。的区别与监视器的输出,传感器交付human-understandable测量和单位。他们说这对监控死区有很强的影响。

代理,相比之下,捕获原始数据并将其发送untransformed到云,它是进一步解释,变成有意义的数据。ProteanTecs声称这些代理可以在死区小得多,因为他们做最小的处理他们的测量。

“代理测量交流我们的软件平台,它驻留在云中或客户的前提,我们将数据融合在一起,应用机器学习算法和先进的分析创建新的和深度数据不是可用之前,“Brousard说。

显示器大小可能交易与准确性,特别是涉及到模拟电路。“我们看到analog-based传感器将永远是必需的,因为他们提供的准确性,“Crosher说。“环振荡器或基于逻辑的解决方案就是不把它的准确性。”

虽然不同的显示器分享这些高层特征,他们有很大的差异测量以及它们如何影响性能。他们可以组织松散成层,每一层都比下面的层更抽象。

监视器帮助死检查
在最低水平传感器,协助过程检查。许多这些最后只剩下只要层被检查发现。因为模具还没有完成,没有实际电路可以使用。

制定下一层之前,一个电子束探针读取结构来确认关键指标。“因为我们的灵活和电子束位置精确的能力,我们的系统是唯一适合刺激和被动测量电压对比与传统的光栅扫描电子束工具,”丹尼斯Ciplickas说先进解决方案的副总裁PDF的解决方案。一旦下一层,前一层的传感器不再是可访问的。

使用一个电子束允许检查小,目标特性。如果他们使用更传统的总电流测量技术,这些特性会完全迷失了方向。“你不能和其他测量它,“Ciplickas说。“这就像找nanoamp泄漏在数百毫安的待机电流看到这小的家伙,最终可能流行。”

一些这样的显示器生存完成,他们可以阅读测试设备在晶圆测试或最终测试。其中的一些将被放置在死亡,而另一些则放置在街上或抄写员死之间的界线。那些可以测量只要晶片仍然完好无损。基板破坏他们,只留下在模具结构。

on-die结构出现可以显示出原始死于处理以及在包装和任何更改系统组装。“有这些结构可用于比较测试,在晶圆形式和包装形式,允许客户回去,妥善保护带上游下游操作来消除损失,”迈克·麦金太尔说,软件产品管理主管上的创新。

而这样的显示器往往是关注过程控制,它还可以有利于设备鉴定。”在当今foundry-dominated制造环境,次要原因有更多on-die测试结构来了因为今天scribe-line结构制造过程监控和没有设备描述,“麦金太尔说。“如果他们想理解基线特征重要的性能和产量,这些设计师都必须包括on-die这样描述的结构。”

麦金太尔还指出他们的效用的可追溯性。“在某些情况下,这些on-die监视器可以作为数字水印来帮助跟踪材料流过后端,进出时用到的各种形式因素的其他物理形式的可追溯性不存在或准确的,”他说。

监控,评估的结果处理
接下来是显示器提供芯片的本质信息。他们可以被称为过程监控或简单的物理(或electro-physical)显示器。由于处理的变化,几乎每个芯片将略有不同,独特的“DNA。“监视器允许基本数据的集合,将保持与所有其他的数据被收集的监控从那时起。

“基于这些代理的测量,我们的平台可以告诉你,例如,如果一个特定的芯片是最快的变化过程,最慢的变异,或一个数以百计的变化之间,除了告诉你关于芯片内的变异,”Brousard说。

例如,如果一个设备发生缓慢的过程,那么这一事实(和具体数字)可以用于关联其他观察整个芯片的寿命。趋势和问题与多个芯片也有类似的DNA就可以被识别。“这是一个新事物从现场收集数据在舰队的芯片和用它来优化舰队,“Ciplickas指出。

“我们会看看芯片相似特征的车队和比较他们的性能和行为识别维护和候选服务,根据实际监测和不预防性维护计划,“Brousard解释道。“代理可以判断实际压力(如工作负载、温度等)应用到电子产品,这样我们可以比较方便实际的电气性能基于另一种类型的代理。这个深度数据的美是我们确定这些发展在一个物理层。这允许软件显示的需要把检查很快,或者更好的是,我们知道如何预测提前当维护是必要的,以便客户和车队经理可以更好地管理自己的时间和操作,分别。”

测量在这个级别是非常具体的,他们关注几个关键参数。“例如,gate-to-drain电容问题很多,”Ciplickas说。”或观察氧化降解,或理解PMOS和NMOS器件和为什么它们是不同的,或机械压力。”

看起来这将是一个“测量一次,完成”的事情,因为制造完成后的过程集。但这些监视器也跟踪老化的影响。新鲜的流程细节,确认死亡可能不同于相同的测量在同一五年后死去。

“老龄化无疑是人们关心的一个因素,特别是对于市场,芯片是在很长一段时间在汽车或电子设备等关键安全或强调安全的应用程序,“Panesar说。

这些测量也可能改变模具扣带回,打包和安装在电路板上。在每个步骤中,死去的物理压力可能会改变,这些改变可能是反映在监视器可以测量各种参数化。

“电子束在传感测量在一个层次上,“Ciplickas解释说,因为他描述的步骤。”还有在传感、测量、晶圆测试的晶圆测试当你有碗的形状;在传感一旦丁它并把它放到一个包(但是现在是在一个处理程序);然后传感时胶板,现在焊接固定作用,边界收缩和移动,然后你把系统放在一个架子上。”

性能监视器
接下来是另一种物理性能监控——一个措施。这不仅仅是看速度。它还可以看关键路径的利润和其他权力——和speed-related参数。它可以包括电压和模具温度,。

“你可以确定发生了什么死更本地化的意义上,“Crosher说。“如果你有一个多核架构,您可以找出一个CPU核心周围的供应条件,或一个CPU,集群或CPU的温度在集群。然后你可以更严格的管理,特定区域或集群”。

例如,如果当地的死由一个核心温度太热,然后频率或电压可以减少减轻负载。在更高的层面,一些核心的负载可能会搬到另一个核心更好地帮助平衡负载。

利润还可以帮助确定尽可能低的电源电压为一个特定的芯片。如果这个芯片是一个缓慢的角落的过程,然后利润会降低,有很少的空间降低电源电压在不违反时机。在快死,电压可以节省更多权力的进一步下降。

“如果你有关键路径监视器模仿其他关键路径的芯片,你可以寻找最低电源电压,“Crosher说。

随着芯片年龄的变化可以帮助通知过程调整甚至测试更改。通常专注于保持测试成本较低,所以任务模式监测可以显示这可能值得添加额外的测试。“你可以喂数据回测试说你应该更多的测试运行在这些死亡,“Ciplickas说。“在这个领域,他们将和移动,你可以pre-figure,和一个额外的测试,否则你会认为太贵了。”

环境监测
这些显示器看起来在死亡之外,关注包和系统级。这是旨在衡量是否有任何问题关于模具装配焊接过程或任何其他外部制造问题。此外,他们可能看环境温度或其他环境因素。通过比较测量芯片外部性on-die监视数据在不同芯片在黑板上,在关键的不同点可能表明一个问题。

“这是错误的芯片吗?”Brousard说。“也许有一个问题与应用程序的压力,或者你有一个坏电压供应,或者你有一个坏的时钟供应,或100其他原因,与芯片的环境。”

通过这种方式,可以研究两种不同的死亡,否则相似(与其他类似的DNA,参数化和测试结果),以不同的方式运作。这可能是因为他们在不同的环境中,这些环境影响参数化。

逻辑、协议或事务监控器
在这一点上,我们有很大的抽象。而不是测量低级参数与单个晶体管或信号路径,你可以看看更多的抽象概念有关如何执行其功能而死。

例如,在核心的情况下,关键事件像缓存命中率和未命中率可以测量。networks-on-chip——甚至数据包来自外部网络通过一个通信端口,统计数据的处理和路由数据包可以跟踪和报告。

“如果我有一个多核情况,我有很多的流量,或核之间的分工不平等,那么逻辑监控会注意到,因为他们会计算交易的数量,“Brousard说。

这提供数据系统建造者更有可能涉及到,因为它更接近于实际的应用程序被执行。所以当一些错误的,这种类型的监测可能会提供一个错误报告,将使系统设计更有意义。就其本身而言,然而,它可能不会给一个一个问题的根源。它不一定确定谁应该负责解决这个问题。

图1:不同的监测水平提供不同的功能。下来的工作层与一个统一的分析解决方案将帮助识别工作中遇到的问题的根源在最高水平。来源:布来安梅奥/半导体工程

超越监测水平
这些不同的显示器可以特别强大的是当他们聚集在一起。从概念上讲,当一个问题是确定在最高的逻辑层次,有必要深入识别根本原因。这可能意味着戳通过监控数据一直到最低水平的制造后依然存在的监控功能。

虽然不生存加工的检验水准监测可能不再是用于测量,他们的数据。与低层次的相关性和数据可以帮助如果它最终决定调整需要检查和处理设置。

也可以从不同的公司在内部基础设施连接监控从一个公司。例如,proteanTecs和UltraSoC互连方案监控数据路由到一个通信端口。他们可以互相主机的监控,或者从其他公司监控。

Synopsys对此是类似的情况。“我们特意设计了监控子系统,这样您就可以连接和连接其他传感器,“Crosher说。

基础设施是最好的对于一个给定的应用程序可以有所不同。一些可以处理比别人更高的数据带宽,所以整体监控策略的具体需求芯片将决定最好的方法传输芯片上的数据。

此外,它可能不是any-monitors-on-any-infrastructure。西门子和proteanTecs似乎更广泛撒网,虽然Synopsys对此是更多关于合作伙伴的选择性集成了。“需要做一些合作,因为机会的范围是如此广泛,“Crosher指出。

结论
今天,大多数工具集中在监视器上从一个公司。虽然proteanTecs和西门子,例如,知道如何使用他们的工具一起解决问题,目前人之间来回移动的工具——除了一些选择互关联。

这是一个临时run-before-walking方法。“一旦我们得到足够的牵引,我以为我们会在我们的工具和工具如何互相适应作为一个插件或它们之间的一个API,”布鲁萨德说。“但现在,这只是一个概念。”

PDF解决方案Exensio工具将接受来自任何源的数据,允许许多水平在一个地方被遍历。在创新的独特之处在于,它不做任何自己的显示器。但它的软件工具可以接受数据从各种各样的显示器,给予分析和故障检测和分类的另一个选择(FDC)。

作为这个市场进入自己的,我们可能会看到更大的不同级别的供应商之间的合作监控即使其他公司与显示器在同一水平上竞争。哪些工具和基础设施将拥抱最监视器、交叉层之间,以提供全面数据的连续性,还有待观察。