隨著芯片性能的可靠性不斷提升，集成電路行業(yè)終于有機會與當(dāng)今許多其他業(yè)務(wù)領(lǐng)域一樣，利用產(chǎn)品和技術(shù)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，以提高整個電子系統(tǒng)價值鏈的效率與價值。為此，新思科技推出以數(shù)據(jù)分析驅(qū)動的芯片生命周期管理(SLM)平臺，通過收集芯片上各個階段的有用數(shù)據(jù)，并在其整個生命周期中對這些數(shù)據(jù)進行智能化分析，優(yōu)化芯片生命周期中每個階段。

今天我們將從SLM的由來、定義、工作方式、優(yōu)勢、挑戰(zhàn)、以及SLM與芯片的關(guān)系等更多角度，再一次對芯片生命周期管理這一概念進行深入分析。

從PLM到SLM

數(shù)十年來，各行各業(yè)的公司都是通過產(chǎn)品生命周期管理(PLM)工具來管理從生產(chǎn)初期到市場部署整個流程中的產(chǎn)品狀況。芯片作為底層技術(shù)，雖然與我們的日常生活息息相關(guān)，但專門針對芯片的管理流程卻直到最近幾年才提上日程。

SLM作為業(yè)內(nèi)的新興概念，在過去幾年中正逐漸獲得業(yè)界認可。SLM基于成熟的PLM構(gòu)建模塊，對半導(dǎo)體器件從設(shè)計開始、到制造、測試、交付至終端用戶系統(tǒng)這一全流程進行檢測和分析，旨在通過跨生命周期方法增強產(chǎn)品開發(fā)和部署的確定性。通過SLM平臺的檢測和分析，開發(fā)者能夠根據(jù)分析結(jié)果對芯片和終端用戶系統(tǒng)進行持續(xù)優(yōu)化。

芯片生命周期管理的流程主要包括以下兩個階段：

在芯片設(shè)計環(huán)節(jié)加入傳感器、監(jiān)視器等，從而能夠?qū)υO(shè)備生產(chǎn)以及實際性能進行深入分析

在設(shè)備的整個生命周期中收集和處理數(shù)據(jù)并進行分析，為設(shè)計、生產(chǎn)和客戶現(xiàn)場優(yōu)化提供支持

通過SLM，開發(fā)者可以高效實踐“觀察、控制和優(yōu)化”的理念。嵌入式監(jiān)視器與傳感器收集和反饋的實時數(shù)據(jù)和參數(shù)，可直接轉(zhuǎn)化為對芯片系統(tǒng)的質(zhì)量、性能和可靠性的提升。

由于SLM能夠?qū)κ褂弥械漠a(chǎn)品維護和故障情況進行預(yù)測，因此超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心、消費電子和汽車等應(yīng)用場景對SLM的使用青睞有加。

巨大的挑戰(zhàn)催生SoC創(chuàng)新模式

SLM的興起恰逢半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵時刻。但開發(fā)者們同樣面臨著一系列挑戰(zhàn)。

首先，挑戰(zhàn)具有多米諾效應(yīng)。新工藝節(jié)點使得同一顆芯片上晶體管的數(shù)量增加，這會導(dǎo)致制造流程可變性增加等一系列問題，對開發(fā)者來說挑戰(zhàn)越來越多。

制造可變性增加，意味著芯片開發(fā)者在設(shè)計時需要考慮更多惡劣情況，或是依賴傳感器和監(jiān)控設(shè)備測量芯片的變化程度。此外，設(shè)計密度增加也會導(dǎo)致電流和功耗密度增加，降低節(jié)點電壓供電電平，使其更加不穩(wěn)定，還會產(chǎn)生熱點。

現(xiàn)在，為了針對各種附加路由和跟蹤功能做出不同布局，芯片和系統(tǒng)變得更加復(fù)雜。越來越多的硬件和軟件在實際使用中不斷融合升級，需要妥善處理SoC設(shè)計對于環(huán)境刺激的反應(yīng)以及對于不同工作負載需求的響應(yīng)能力。這也會導(dǎo)致數(shù)據(jù)量增加，因此需要在生產(chǎn)的各個階段提高數(shù)據(jù)一致性。

這些挑戰(zhàn)增加了傳統(tǒng)芯片設(shè)計失敗的風(fēng)險，推動了電路測試在制造和生產(chǎn)評估之外的需求。

為了應(yīng)對當(dāng)今日益增長的系統(tǒng)復(fù)雜性和性能需求，芯片開發(fā)者需要重新檢查芯片器件構(gòu)建的各個步驟，增強芯片在整個生命周期內(nèi)的可見性和可觀察性。

在設(shè)計中嵌入創(chuàng)新傳感器和結(jié)構(gòu)，可以讓團隊獲得更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，了解在生產(chǎn)測試期間如何篩選器件進行部署，以及器件如何對動態(tài)環(huán)境條件和刺激做出響應(yīng)。團隊可以在整個測試和運營階段不斷精進數(shù)據(jù)分析，深入了解器件故障，從而能夠運用整個生命周期階段的可追蹤信息對問題進行根本原因診斷。

SLM通過提供更有深度的分析，可以解決傳統(tǒng)芯片設(shè)計必需要實現(xiàn)的變化，并將作為行業(yè)的最新模式持續(xù)引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。隨著發(fā)展勢頭日益強勁，SLM平臺需要保持靈活性、可擴展性，支持隨時間的推移輕松采用新的傳感器、監(jiān)控器和數(shù)據(jù)源。

SLM能做到什么程度?

采用成熟的SLM平臺，芯片開發(fā)者可深度實現(xiàn)生命周期可見性，獲得充分分析結(jié)果，增進對芯片器件的控制機制，包括動態(tài)電壓頻率調(diào)整(DVFS)。這些特性相互結(jié)合，大大優(yōu)化了電源器件操作和數(shù)據(jù)吞吐性能。

然而需要注意的是，部署單個產(chǎn)品或工具無法實現(xiàn)端到端的生命周期管理，因此需要集成各種SLM組件，確保實現(xiàn)特定應(yīng)用的優(yōu)勢。

例如，高容量消費應(yīng)用可以利用SLM工具和流程，參照芯片的參數(shù)反饋，降低設(shè)計限制帶來的影響。這樣一來，就可以進行設(shè)計調(diào)整，提高統(tǒng)計異常數(shù)據(jù)和未來潛在故障器件的可見性。

在實時系統(tǒng)管理中，如果在整個片上處理器內(nèi)核中部署，高顆粒熱傳感解決方案可以對超大規(guī)模數(shù)據(jù)應(yīng)用的功耗性能進行優(yōu)化。這對超大規(guī)模數(shù)據(jù)應(yīng)用尤其關(guān)鍵，因為即使是再輕微的功耗降低也可在大型云服務(wù)器配置產(chǎn)生指數(shù)級的節(jié)能影響。熱傳感精度的小幅提高，可以讓每個處理器芯片每小時降低功耗不到一美分。雖然在芯片層面看上去并不明顯，但對于大型數(shù)據(jù)中心配置而言，這樣的小幅優(yōu)化每年可以節(jié)省數(shù)百萬美元?？紤]到服務(wù)器在生命周期內(nèi)的運行成本高于初始購買價格，任何幅度的功耗降低都是有意義的。

在汽車應(yīng)用中，對老化和劣化因素的持續(xù)評估(如用戶工況、熱應(yīng)力和電源電壓應(yīng)力)將為車載電子系統(tǒng)的維護和更新提供更具預(yù)測性的方法。如果這些系統(tǒng)對故障的預(yù)測性更強，可以考慮在設(shè)計中采用商業(yè)級芯片。雖然有些反直覺，但相比高成本的可靠系統(tǒng)而言，這樣可以縮減成本，提升確定性。

新思科技的SLM平臺行業(yè)領(lǐng)先

芯片數(shù)據(jù)的可見性對于設(shè)計和現(xiàn)場之間的回路閉環(huán)十分重要。新思科技推出了芯片生命周期管理系列，這是一款行業(yè)領(lǐng)先的SLM平臺，可在器件生命周期的各個階段優(yōu)化芯片狀況。

SLM綜合平臺包含多個集成解決方案和功能：

廣泛的指標(biāo)監(jiān)測IP和訪問基礎(chǔ)設(shè)施可以收集芯片運行數(shù)據(jù)的方方面面。指標(biāo)監(jiān)測包括環(huán)境、結(jié)構(gòu)監(jiān)控器和測試結(jié)構(gòu)。

一套全面的檢測集成和驗證流程，可直接連接至新思科技的Fusion RTL至GDSII 實施系統(tǒng)。

半導(dǎo)體制造分析引擎以及良率管理引擎，可優(yōu)化運行效率，提升總體良率。

自主優(yōu)化平臺，可自動實時提高計算系統(tǒng)性能。

新思科技的SLM平臺基于豐富的可見性、深度分析和集成自動化而構(gòu)建，可為SoC團隊及其客戶提供更深層次的洞察力，從而優(yōu)化芯片生命周期每一個階段。

未來，SoC架構(gòu)師肯定會在設(shè)計、制造、和生產(chǎn)測試的各個階段融入SLM理念，從而對芯片實現(xiàn)端到端的生命周期管理，幫助公司在最先進的芯片技術(shù)出現(xiàn)時及時把握機會，為提高芯片設(shè)計效率和可預(yù)測性開辟道路。

審核編輯：湯梓紅