芯片的效果和机制老化,加上如何预测设备的寿命。
一个问答Moortec首席技术官奥利弗·王。
理解你的芯片的年龄为什么重要?
半导体器件的年龄随着时间的推移,我们都知道,但什么是经常不清楚是衰老的机制或将导致芯片的限制失败。此外,必定有一个设备要求最低的一生将取决于应用程序,但可能是两年或三年消费设备和25年电信设备。鉴于一生要求,往往知之甚少衰老过程,今天许多芯片设计过度设计,确保运行可靠。如果你了解衰老过程或更好的是可以监控老化过程就可以减少在设计,甚至可能建造芯片老化效应的反应和调整,或预测芯片将失败。
芯片目前没有得到接近他们的总寿命,因为在大多数情况下,没有任何芯片监控。我有时使用租车的类比,你想给一个空油箱。如果你的芯片定义了生命周期,那么您想要运行它尽可能努力一生内执行规范,或者看着它,你想把你的汽车租赁回来就像你耗尽燃料。
老化的效果和机制是什么?
的机制有很多贡献,最引人注目的是电迁移、热载流子效应,和偏见温度不稳定。同时通过设计技术,其中一些可以减轻和CAD工具的存在是为了帮助,他们也只能到此为止。偏见的温度不稳定,机制目前还不完全清楚。虽然传统上只负偏压温度不稳定性(NBTI)被认为是一个问题,现在,通过引入高K金属盖茨在28 nm正偏置温度不稳定(PBTI)现在是一个问题。
英国国际贸易局的结果是提高阈值电压,影响温度非常敏感,所以没有一个好的模型的设备使用,很难预测,因此设计。此外,老化效果一般,自然很难衡量,因为需要很长时间甚至与加速技术,如HTOL设备结束的生活。
我们如何能帮助预测设备一生?
从Moortec的角度来看,我们正在监视,可以用来测量设备的老化过程,通过参考结构和比较他们生活结构,我们可以比较两个。这是一个目前正在使用的应用程序,在使用这些信息来调整供应将芯片带回你期望的性能水平,或需要。这是很常见的,特别是在设备有一个特定的吞吐量要求。
这将如何帮助你的芯片选择一生?
老龄化的问题是复杂的,非常依赖用例和环境。在大多数现代应用程序都是众所周知的,经常会随着时间变化本身。
如果我们以智能手机为例,将模式在哪里做的很少,时钟频率低,供应的电压很低。在另一个极端是玩高清视频——时钟将运行在高和供应将会相应的提高。很明显,如果你把设备和离开它在低功率状态将年龄显著低于如果你把它落在高功率状态。问题是,在设计时你不知道什么是这个比例。当然,这个例子已经实际上是一个简单的例子,因为往往会有两个以上的状态所以你必须在每个州对时间做出假设,并建立在应对未知的利润率。通过允许系统来监控老化,那么,可能你可以优化dvf计划,你可以预测寿命或,或许,甚至在某些统治模式确保满足特定一生。
另一个例子是比特币矿业应用程序。这是在天平的另一端,在设备制造坐在大数组。每个芯片都将随过程和他们年龄不同的部分过程变化的结果,和部分原因是它们的负载不会总是相等的。如果你可以监控所有这些条件,那么您可以优化每一个芯片在高峰运行性能。
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好文章捕捉设备内置监测的方法!模拟使用设备模型是另一个更快,成本有效的方法来预测集成电路组件的生命周期。