过程变化不是一个解决问题

半导体工程坐下来讨论高级节点的变化过程,以及设计团队如何应对,Christoph Sohrmann,先进的物理验证组的一员弗劳恩霍夫自适应系统的分部工程(EAS);胡安·雷伊,负责工程的副总裁导师,西门子业务;首席执行官和斯蒂芬·CrosherMoortec半导体。以下是摘录的谈话。

左至右:Christoph Sohrmann(弗劳恩霍夫),胡安·雷伊(导师),斯蒂芬Crosher (Moortec)

SE:尤其是高级节点,有许多类型的变化过程和今天的设计和验证工具必须明白这一点。变化将如何影响你的工作范围吗?

雷伊:变化无疑是影响几乎每个人的日常活动。我们已经看到它增加复杂性随着时间的推移,然而,我们观察到一些东西。第一个,最坏的情况,就是每个人都担心变化达到一个水平,它将会无法控制,这并非如此。此外,似乎有一个压扁在如何应对变化。我们观察到的是,在的时候多模式开始被采用,用于生产,我们已经看到基本上停止增长的复杂性角落的数量需要处理,让我们看到一个指数级增长的问题需要处理与整体的复杂性。引入新节点,每个不断推动越来越多的复杂的规则甲板;这样持续增长。我们看到现在放缓,我们认为只是暂时的增长的复杂性的东西需要处理的引入EUV。我们认为这只是暂时的,因为即使EUV介绍了计算光刻技术的必要性,但多模式将在未来持续增长的节点仍然我们看到增长的复杂性的问题需要处理,而不是一个指数级增长从7时到5 nm——但它仍然是一个增长。的,当然,这不仅仅是指数增长,考虑到增加密度的特性(多边形、晶体管、元素、边缘)你实际使用的数量来衡量的几何复杂性死——我说的是所有的复杂性。我们倾向于看到它,这个行业有足够的时间开始采用工具来处理变化,在EDA和客户群的整体理解似乎有一种如何应对这种情况。

Sohrmann:研究所,我们与其说关心高级节点因为可变性已经早所以我们有项目,这是有关在65 nm和介于两者之间的22纳米,我们看到从建模的角度是复杂性炸毁维度所以你必须检查很多角落。角落是呈指数级增长,我们尝试创建优化现有的流来处理额外的寄生效应,而且它在不停的增加。现在的问题是如何把所有这一切?我们看到衰老的组合和变化,例如。建模是一回事。你怎么能模拟,但资格还怎么做呢?你要做老化模型资格,和退化数据需要大量的时间。如果你想有另外一些变化在退化由于变异——甚至更严厉,我们被要求如何处理这个问题。有些事情我们有解决方案,但是通常很困难。

研究项目,我们试图按照自己的想法但是总是关注这个行业的问题。输入从行业对我们很重要。我们不是一个大学,我们不想发明自己的问题,但我们想把学术解决方案进入工业世界,这就是弗劳恩霍夫这样做转移的目标。我们面临非常先进的问题:你能做所有的这些热老化和可变性在同一时间吗?有时你不得不说,‘不,我不知道。目前我们没有这种情况。”另一方面,对我们来说是很艰难的:当我们谈论高级节点,我们有今天的展位,我们真的无法访问这些高级节点作为弗劳恩霍夫因为铸造厂真的不关心我们。我们有Imec作为合作伙伴,但(铸造厂)不想合作。我们只是说话的家伙。也许有机会,但我们看以一种非常普遍的方式。 From the modeling side, it’s not going to change too much — it’s just a matter of complexity in the end.

Crosher:我们从设计团队的观点在铸造厂客户使用,和这些先进的节点上,过程的可变性非常明显,他们往往是数字团队。往往归结为是真正门延迟所以他们不消耗的身体方面的流程变化的元素。更多的是与实际的门延迟。

SE:基于模型的铸造,是吗?

Crosher:是的,我猜他们是高水平的观点,和他们真正关心的是贯穿之类的东西定时关闭和静态时间分析他们不得不做更多的角落比他们先前是如何,然后反映到硅和当你有这样的本地化过程的可变性,它可以创建一个芯片,地区不同的温度,不同的供应,不同的门延迟,所以这是我们造成的问题多好是静态时序分析和仿真的相关物理芯片,这是一个不断变化的动态的环境。所以我们的客户的一个很大的问题是会议时间内硅在全方位的温度。我们看到他们关心。老龄化如何影响他们也担心我们看过一些客户有失败,因为过程的可变性。一个重要的问题是了解本地化过程的可变性是由于铸造可以引导很多这些事情。如何量化本地化的这些影响是如何?我认为我们仍然发现。它是晶体管晶体管;这是门到门;不同类型的门吗? There are areas we still need to understand more about.

SE:什么是最好的方法找出本地化过程的可变性的影响是什么?

雷伊:这对我们确实是一个有趣的话题来讨论,试图找出发生了什么,因为我们,例如,已经开始发展热分析工具,在这种情况下与我们合作Leti,我们开发了这种方法,本质上允许你做一个非常快热估计当你在平面布置图级别。然后我们可以得到一个更精致的模型,当你在地点和路线级别,然后你可以有最大的准确性需要如果你将不得不做一个热认证结果类型的分析。我们一直在会议上展示这些工具像DAC的另一个地方,即使Leti帮助演示和展示他们有芯片和动态测量温度的演化和有建模结果以及他们如何匹配。一切都令人印象深刻,因为你有一个程度的准确性,你想要和你有这些改进技术,运行非常快,每一个后续的优化水平。似乎热的问题是非常高的重要性对于一些非常特定类型的设计,因为我们不能找到一个采用水平和兴趣。所以我们把这些工具本质上项目,我们试图与客户,我们没有找到任何客户向我们走来,说:“嘿,我们绝对要用这个。”

SE:它是采用周期也许为时过早?

雷伊:我真的认为,在一些行业中,它是绝对必要的。你进入高速度、最耗费功率设计,和这些地区似乎绝对需要它,并使用某种形式的热模拟很长一段时间,但更大的客户群似乎并没有拥抱这个空间。

Sohrmann:我们有过类似的经历。我们也有一个工具在热领域,你必须非常小心你说话的人。每个人都说,‘是的,这是有意义的使用它,”但这不是真正需要为每一种类型的产品,每次我今天学到的,显然在先进的热变得非常重要节点,FinFET设计等等,所以这是有趣的看到变化,热,将是什么。

SE:有另一种方法来处理它,人们可能还在使用吗?他们在做额外的刺激吗?

Crosher:我们看到它的方式是通过绝对都是客户做热仿真。有些是,但是有些不是。对于那些你不做热仿真,这不是我们做的插头,但的确,人们放下热传感器芯片,看看发生了什么。就像一些市场环境如此迅速地移动,他们必须完成芯片设计在这么短的时间内,他们会放下热传感器,而不是做仿真工作。然后他们就会有一个计划,在仿真工作。

SE:它比买更划算这么做热仿真工具吗?

Crosher:我不知道热仿真工具的成本,但它似乎是一种绕过这个话题。只要你有一个动态频率方案和你可以改变系统时钟频率可以试着降低温度等等。和一些客户我认为这是好的,但是就像你说的,有另一个类别的客户,他们有延长寿命的设备所以热管理绝对是至关重要的,所以他们会做仿真工作。

SE:也许他们不愿意支付更多的工具。

雷伊:我不认为这是理所当然的事,因为我们不从事这种类型的讨论。我们参与帮助把参考流,例如,在台积电与热模拟器可以告诉他们,可以做分析但最终没有吸引力。

Crosher:这并不完全是有意义的。你会觉得会有牵引这因为顾客想要知道有哪些风险领域,设计中的热点,然后修改它们的软件,以确保一切都是模具温度控制在一个较低水平,但它就像你说的,只有少数客户这样做。

Sohrmann:我甚至不能想象级传感器没有一个想法温度将会是什么样子。你设计这种类型的反馈回路,如果你想说,关闭的东西在一定温度下,你知道会发生什么。我们已经跟设计师创建功率放大器——他们做。他们看看温度,必须正确的从热影响和电热。他们必须知道它在设计阶段。

SE:他们使用特定的工具吗?

Sohrmann:他们所做的,是的。所以有一些吸引力,但这个市场不是很大。

雷伊:但是如果我们考虑过程独立于角落激励变异的来源,和封装一系列的角落的概念,每一个都有一个特定的特征,我们的观察是,数目增长很快,但成立于一个相当小的数字,14日至15日,顺序,例如,在寄生互连时的规范,它似乎是一个行业的实际数量同时处理铸造厂时需要指定设计时的信息以及社会需要处理热效果。所以当我指的是这论文日益增长的非常快,但该行业似乎采取了一种方法和它夷为平地,思考在那些数字,这些术语,我不知道你的经历大致匹配。

高,新低,一些其它的组合在不断的开始,对吗?但角落的总数并不在数百或数千人而言就会爆炸。

Crosher:我们所看到的是什么你会得到顾客将会限制数量的角落运行模拟,旨在引导工作芯片到角落。他们也许会选择快,慢,典型的硅,他们可能试图控制温度条件的地区,他们模拟或供应。而不是做运行的完整cases-thousands分散在所有角落,他们可能做的少,只是试着引导变成一个实际的物理芯片操作信封,他们知道和理解。可能不同,操作信封如果是在低功率应用程序还是高速/高性能计算应用程序。所以他们会工作仿真工作在这些操作区域,而不是毯子。

SE:似乎有很多的活动在不同的技术。这也许令人困惑的一些用户需要了解变异,和有行业沟通很清楚需要做什么呢?

Crosher:一件事变化是通过制造过程变化到来可能铸造厂不会容易说与硅有多少变化。但是他们也在努力引导过程限制,但也许并没有太多的一个开放的对话。

SE:我确实听到了。胡安与铸造厂你有密切的关系,但这是一个非常严密保护的关系,对吧?他们给你所有你需要的数据吗?所有过程的变化数据。

雷伊:正如你所说,任何接近的技术是高度占有欲的铸造,因为这是他们的核心技术和他们需要如何操作。迫使铸造厂基本上采取的道路提供的信息设计社区需求的方式保护他们的知识产权。理想的情况是,如果工具用于设计,他们将有详细的信息,但那是不可能的所以铸造厂封装这些信息与不同类型的技术已经改变随着时间的推移。理想状态下,当你真的需要去到使用现场解决或计算一个特定的事情,如电容的一些非常特定的结构是不可能的,因为会透露专有信息。是的,这是一个问题,铸造厂帮助行业来解决,当然它创造了并发症,但它是被解决,因为人们成功。

Sohrmann:但如果设计团队要求,工厂必须提供。如果你想做一个ADC很准确,你需要知道这些信息。商业模式的fo铸造有稳定,如果它不存在,如果它是一个大型操作在设计参数你可能无法得到收益,但它必须要求从设计公司

SE:这就是为什么铸造厂资格设计工具的过程。如何设计团队占缺乏全面了解本地化过程的可变性吗?

Crosher:基于客户,我们跟几乎每一天,如果他们还没有完全理解的本地化过程的可变性,他们将低风险,最坏情况的方法,所以我们看到这些设计方案通过,试图减少变异性的影响。例如,在时钟树或在逻辑路径,不一定有Vt的类型;他们会保持相当规律的在死亡或为特定的逻辑路径或时钟树——他们会把它在一个一致的Vt类型,并把它们当作不同的领域如果还有另一个逻辑路径。

Sohrmann:这不仅仅是过程的可变性。您可以捕获失败弯曲,可以捕获热变化在集成电路中,老化,电压下降,等等。你有某些guardband和一切都拥挤在那里——至少这是我们的方法。我们试图帮助变异意识到guardbanding设计,但事实证明是如此之大,所以它没有多大意义;你不能保存。但仍对我似乎又变得很重要,特别是与当地的可变性,你不能为当地创造角落可变性,只有全球的,对吧?所以你必须看每个设备。你有空间变异性的晶片,这是另一个维度的复杂性。我不知道这是需要更多的特性和工具或如果它只是一个限制在某一时刻,当你说,“我不能使用高级节点的优点了,我必须停止,因为差异变得越来越大。”

SE:这是一个很好的观点。如果没有给设计团队足够的信息的工具或方法算出这些片段,如本地化方面,然后它会限制发展?

Crosher:因为我们在硅方面因为我们把显示器在硅中,总是有这种欲望的客户有较小的显示器不影响硅区域,这样他们可以更低。和理想情况下他们会有无限的显示器,无限精确,画根本没有力量,但显然你需要工作。只有当你开始看到有什么影响和只有真的那么你可以开始优化每一个芯片的方式了,他们都是不同的,每一个人,你那么有能力找出芯片的敏感,最好可以执行供应条件下,对于某些时钟频率,在一定的温度,但我们没有。从硅的观点,而不是一个模拟的观点。

雷伊:我将添加一个评论是在流程方面,的第一件事,铸造厂重点,定义后的电特性是什么他们需要实现的电路正是可变性:是什么级别的变化,他们将能够允许。我们工作的领域之一是任何有关光刻和计算光刻为了做光学邻近校正,和其他类型的东西,早在铸造厂确定什么是可变性预算将被允许尺寸的方方面面,最终会被打印出来。它们有相同的焦点,这些预算变得越来越小,节点后节点。

有关的故事
在10/7nm利差变化
设备公差严格审查下的差异。
近门槛问题深化
过程变化+定时添加在最先进的节点低功耗的挑战。
技术说:7海里过程变化
一看过程变异引起的问题,为什么很难找到他们。
技术讨论:芯片上变异
如何减少在7/5nm悲观和保证金。