争夺的白色空间

芯片制造商正在利用更多的未使用部分设计为不同的功能,降低其他芯片的边缘空白更清晰的定义。

空白通常是用来缓解后端路由拥塞之前使用的所有硅面积。但大量的空间仍未使用。插入监测、检查,提供了一个机会,和其他特性,将增加价值不增加模具的大小。

“高级节点最终在附近的60%到70%(利用),“说Raanan Gewirtzman,业务总监proteanTecs。“你不超越,在先进的芯片因为路由的挑战。”

监控电路,检查功能,和其他增加可以非常小,如果设计时考虑到模具尺寸。在逻辑与白色空间分布广泛,有很多插入的机会。但任何添加电路需要避免进一步强调互联。

过多的金属
每个新的硅过程节点代表一个收缩从之前的节点。理想情况下,所有功能在所有层由相同数量将减少。但很少出现这种情况,尤其是在先进的硅节点维度的设想。

晶体管扩展积极进展超过金属。设计路由,金属拥堵,特别是中低层次,已成为限制因素。在金属层强调,晶体管层。“标准细胞萎缩远远超过每个金属之间的空间,“艾略特Gerstner说,高级工程设计建筑师Tensilica IP节奏。

晶体管有房间紧紧挨在一起,但没有连接路由可用空间。Color-aware位置也有作用。因此,许多设计师发现硅表面利用率在70%左右的水平见顶。“空白”这个词可能是电流,但它不是一个全新的概念。“人们叫它“黑硅”若昂Geada的解释说,首席技术专家有限元分析软件。”这是一个表达式追溯到16 nm,甚至可能。”

产品营销主管布拉德利Geden设计编译器Synopsys对此表示同意。”,因为限制的双重性质,triple-patterning越来越多,更难推动利用率超过75%,”他说。“然后你有销密度以及小的足迹finFET。导致更高的拥堵和,随后,利用率较低。”

这个空白,虽然广泛分布,主要存在于逻辑电路。”如果你有逻辑,这可能是你正在寻找更大的空白,“Geden说。内存块铸造厂往往是高度优化的,所以几乎没有额外的空间有发现。

作为内存占用的SoC死区,越来越多的总百分比的完整可用的空白是减少死亡。“如果我们知道如何把内存,内存是主导,那么整个SoC,我们正在研究空白,25%到30%”Geden说。但在这些逻辑领域,问题是是否有一些有用的东西,可以做,只要简单的路由。

虽然利用率在70%左右是经常证明,没有普遍的共识。节奏体验更高的数字。“我们看到利用率高达80年代中期,“罗伯Knoth说,产品管理总监,数字和验收小组节奏。“我们不认为这些节点是质的不同。“在那样的层次,更可用的空白,但问题仍然是否可以做点什么。

在一个逻辑块,白色的空间往往是相对均匀分布。这意味着只能容纳小型电路或功能在空白区域不动现有电路。这个空白标识时,芯片的电路的主要任务。所以任何利用的空间不能导致现有布局的变化。

也是事实,并非所有的空格可以用于别的东西。“更高级的几何图形,有规则,可能很难使用所有的空白,“指出史蒂文哇,研究员、著名的发明家Rambus。“有遮挡区域,有间距的规则有助于空间无法使用。”

有机会,然而,有一些想法实现,利用这个“免费”硅。

监控是一个越来越明显的趋势
一种选择是使用片上监测电路的空间。如果这些监视器是足够小,那么他们可以塞进小口袋可用的空间。“有更多的兴趣将直接计量芯片来自世界各地,”Geada的解释说。”,往往能很好地符合空空间。”

这样的电路监测当地条件和信号,所以大部分互联将当地。关键的是,他们不能影响芯片的主要功能。“从概念上讲,我们希望我们的代理运行的“引擎盖下”监控芯片的功能,“Gewirtzman说。

也有其他类型的监控。“结构监测和功能监测,”Steve接线盒说营销高级总监、硬件Synopsys对此的分析和测试。“所以我们希望能够将这些监控整个芯片和传感器能够提取这些信息。因为我们添加大量的盖茨,我们想这样做在某种程度上,我们利用空格(而)不增加拥堵。”

ProteanTecs表示,其监控小到可以在空白的地方。Gewirtzman说明了不寻常的机会。“盖茨的空间,更少的路由,但是我们不需要全球路由,”他说。这些代理可以洒在死没有区域的影响。

当然,监控需要报告他们的研究结果,需要互联。而不是创建一个新的套专用互联,然而,供应商更愿意使用互联移动数据已经可以在一块芯片上,比如network-on-chip (NoC)。然后,少量的本地路由需要监控电路,以及一个跳转到网络,但没有进一步需要远程互连。

什么通信端点包括将在芯片和应用相差很大。如果分析是目标,那么数据最终必须报告给云。在任何给定的系统中,可能会有一个单点的外部沟通。如果有监视器的芯片负责沟通,重要的是让监视器数据块使用现有的片上互连的通信。

但对于监控其他芯片——那些不处理外部通信的数据不能直接发送到云上。相反,它必须交付给芯片,将连接到云上。如何发生取决于设计。在某些情况下,带外信号可能已经可以提供这些额外的负载。另一方面,它可能是带内通过一些其他功能的端口。ProteanTecs说,根据他们的经验,监控使用从未受阻于缺乏数据传输。“为我们的代理,不需要专用通道”Gewirtzman说。

图1:监测数据可以使用现有的芯片上的路由传输到云资源,现有到沟通渠道,和现有的通讯基础设施连接到云。来源:布来安梅奥/半导体工程

能够利用现有的到或chip-to-cloud渠道监测数据显示有可用的房间内现有的带宽,这是另一个空白。硅空白是应用独立,所以数据是可用的。但通信空白将强烈依赖于应用程序,所以没有通用数据可用来量化。

说,proteanTecs实证的经验是,一直有沟通的余地监测数据。发送可能会推迟了其他更紧急沟通,但总是会有空间。

另一个考虑是缓冲区空间用于存储监测数据。因为监控数据报告不是特别紧急的,很有可能积累的数据需要存储等待运输。也许有人会认为,需要专用的内存缓冲区。然而,这里似乎有多余的可用内存,可以为这一目的服务。“现有的记忆是我们需要足够多的遥测,“Gewirtzman说。实际上,内存有自己的白色空间,可以使用缓冲监视数据。

还有一个考虑,当插入显示器——他们是如何驱动。一个因素是监视器是否由一个模拟或数字电源。模拟功率通常可用在死亡的边缘,模拟组件的任何I / o服务。如果需要电源内部的芯片,它将严重破坏现有的权力布局。据proteanTecs,一些需要这种模拟电力监控技术。

因为芯片的内部区域通常是数字,数字电源是整个芯片可能可用。所以对于从数字电路建立严格的监控,外围力量不需要路由到芯片的内部。“减轻很多压力与传统传感器相比,“Gewirtzman说。“与他们,不仅仅是规模和能耗的问题。这也是一个不同的供应。”

大型、复杂的soc往往有多个电源领域,然而,其中一些可能在任何给定的时间是关闭的。根据proteanTecs,任何这样的领域需要启动时进行测量。开关电源领域通常是由固件,这样代码就需要包括显示器考虑当决定何时开关一个域。同时,路由需要永远在。

所有这些空白的最终结果是,大量的监测可以安装在芯片使用现有硅面积,最小的金属区域,和现有的记忆,同时在现有渠道沟通。可以添加这个功能没有增加的模具尺寸。

这些显示器是如何插入呢
但是这提出了一个重要的问题。给定一个有限的空间,如何知道放在那里?如果你有更多的比有可用空间吗?如果使用率上升至80%或更高——这本来是一件好事吗?

这就是重点,预算,和设计软件可以帮助。一些监控是很重要的,而有些是可有可无的。一些监控类型更大,有些小。确切的大小,当然,将取决于是谁提供监视器。任何对性能的影响也必须考虑。“关键是最小化影响PPA,“说接线盒。“你不想添加这些监视器,突然你的设计是慢10%。”

首先需要的是一套明确的优先级。确保可用的空间将使用第一个最重要的事情之前不太重要的监视器。盖茨有一个预算的数量也是必要的,这样,作为一个工作优先级列表,一个可以告诉什么余地。

优先级和预算可以输入软件,搜索死时,识别空白,根据设计师的需求和地方监视器。“代理类型,数量和配置是由变形杆菌的EDA工具套件,“Gewirtzman说。“这些工具分析每个设计块,一起与用户偏好有关门的预算以及预期的覆盖率,最终运行优化算法和推荐最佳的数量,类型和配置代理。软件确保保持他们之间的裂缝或低利用率的芯片领域。“一旦批准的策略是,插入是自动的。

Synopsys对此也利用EDA工具套件支持监控插入。“监控是通过相同的自动插入RTL集成流,我们提供针对测试(DFT)和内建自测(阿拉伯学者)集成,接线盒。

它不一定是一个详尽的过程,确定每一个监控并确保它会以某种方式。事实上,你可以停止插入显示器一旦可用空间用完了,留下一些没有得到实现。只要优先,只要所有的重要监控被实例化,这是足够的。

去测试,所以会监控?
“让我们做我们能”监测方法反映了小说的本质。设计师正在尝试使用他们尽可能跟踪芯片芯片的一生的行为。因此,有些人可能会认为这是一个不错的功能,而不是一个本质特征。

Synopsys对此指出,DFT电路也看着有些怀疑地在早期。扫描链和控制器,在这种情况下,需要额外的区域。“20年前,阿拉伯学者并不是很受欢迎,”注意到接线盒。“人们不想把它放在那里。设计师支支吾吾,它总是一个问题的开销,你是否想做这件事。”

基于soc的越来越复杂,内部测试电路不再被认为是一种奢侈品。现在是必需的,尽管它通常会消耗额外的死区。“今天没有讨论,毫无疑问,它完成设计要求的一部分,“说接线盒。如果它增加了死区,那么你可以尝试使电路更有效率,但让他们完全或部分严重影响测试覆盖率离开——根本不会飞。任何代价保存在死区会迷失在发现错误的部分没有完全测试。

Synopsys对此与显示器,认为这是一种可能性,在未来。“监控将遵循同样的路径,”说接线盒。“一些关键的应用将推动这一颠覆性的采用第一,但最终它会迁移到越来越多的主流使用。”

看芯片的性能的想法在他们的一生中是相对较新的,以及这样做的好处还没有为业界所普遍接受。事实上,如果死亡监测提供了一个可衡量的收益先进芯片、显示器将改变从可选的是强制性的,在它发生了与测试电路。

这可能改变插入监视器的微积分。“这不是是否使用监视器,“接线盒说。这是一个多少我可以负担得起的问题。我在哪里可以将它们?有区分关键监测,可有可无的监视和投机取巧的监控。”

白色空间检查
检查是可以利用空白的另一个方面。大多数检验特性驻留在晶片上刻线。他们会被摧毁时,晶片切成小方块。有一个机会来包括这些特性对死亡本身吗?

但有一个例外,似乎并没有发生。从死亡死刻线是一致的,但空白差别巨大。有不同位置检测功能在不同的模具需要检测设备知道更多以找到的特性。

PDF的解决方案然而,显式地朝着这个方向。它有一个电子束检验工具,利用空白。而电子束检验总是有价值的,它可以作为传统上实现非常缓慢,因为梁必须多次扫描整个晶片。多列电子束机器的帮助,但是扫描整个晶片可以是一个低效的方法识别功能检查在大批量生产。

白色的天基方法插入功能哪里有空间内死亡。功能取决于设计和层的需要。“你可以把一个接触,接触是否打开或关闭,“Indranil德说,副总统在PDF的设计进行检查。检测电子”,基本上是失败。”

电子束工具费用联系(在本例中)。如果它是一个完整的连接,通过衬底的电荷会流动。如果不是,那么费用将保持,voltage-contrast技术用于识别。

图2:一个电子束工具测试连通性的接触。在右边,电子从电子束扫到接地夹头的工具。在左边,接触形成的不完全没有这样的路径,所以电子依然存在,设置一个电压对比能被探测到的。来源:布来安梅奥/半导体工程

审查时间储蓄来自这样一个事实:这个工具插入功能报告这些特性对电子束的位置的工具。“你需要一个电子束工具,可以检查在这些位置,”德说,表明该工具必须能够接受这样的位置作为一个食谱的一部分。“它知道精确的地点寻找,它只检查这些地区。”

这些检验特性法来识别可能的产量限制在产品跟进和早期预警的设备制造期间游览。它补充scribe-line检验特性在特性。

未来
还有一个不太明显的方式使用空白的服务更好的硬件安全。为了阻止逆向工程、虚拟电路可以放置地区的房间。这增加了一层困惑对于那些试图深入研究芯片透露秘密。“我们研究一个区域是安全的必需品,”说接线盒。“你陷入困惑,你想添加更多的盖茨诱饵。”

所有这些的方法利用空白现在有一个可选的感觉。未来趋势预示着可能的监控要求,检验特性,或者诱饵电路一方面和另一方面改善硅利用率。这些竞争趋势可能有一天力和解——这些空格的使用仍然被认为是投机取巧?或者他们成为战略?如果他们都成为战略,如何一个分区的可用不同的需求空白吗?

迈克尔·弗兰克,研究员、首席架构师Arteris IP盖茨指出,“都是免费的。“这还有待观察,今后将继续如此。