今天的半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展逐漸呈現(xiàn)出工藝技術(shù)節(jié)點(diǎn)縮小、設(shè)計規(guī)模擴(kuò)大、系統(tǒng)級規(guī)模擴(kuò)寬等趨勢。 想要在半導(dǎo)體市場中保持競爭力，需要面對諸多挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)涵蓋了從概念到設(shè)計、制造和部署的整個 IC 生命周期，一套可以在芯片生命周期內(nèi)提供全面可見性的解決方案勢在必行。

西門子提出芯片生命周期解決方案 (silicon lifecycle solutions, SLS)。 SLS 建立了一種整體方法，能夠幫助半導(dǎo)體公司改進(jìn)現(xiàn)有的工藝，SLS 平臺可以從芯片及芯片生產(chǎn)的相關(guān)工藝中收集數(shù)據(jù)，并挖掘潛在數(shù)據(jù)，從而在需要的時間和地點(diǎn)提供可操作的信息：例如，先進(jìn)的 DFT 技術(shù)可提高 IC 質(zhì)量，優(yōu)化測試效率，并實現(xiàn)診斷驅(qū)動的良率分析 (Diagnosis Driven Yield Analysis);SLS 解決方案在此基礎(chǔ)上更進(jìn)一步，使用片上硬件和 DFT 邏輯來監(jiān)視和評估電路行為，并收集饋入到“fab-to-field”優(yōu)化循環(huán)的數(shù)據(jù)。

SLS 的另一關(guān)鍵組件是嵌入式功能監(jiān)視器。它們采集可管理形式的相關(guān)數(shù)據(jù)，然后在必要時制定和實施局部響應(yīng)：例如，汽車安全關(guān)鍵設(shè)備中使用的半導(dǎo)體必須確保可靠性、安全以及免遭網(wǎng)絡(luò)攻擊影響的安全性。使用 SLS 作為框架，可以在汽車 SoC 的整個壽命期內(nèi)對其進(jìn)行監(jiān)視和評估。

芯片生命周期管理的元素

SLS 涵蓋了傳統(tǒng)的半導(dǎo)體價值鏈——設(shè)計、制造、測試和bring-up。它同時還深入到設(shè)備的部署階段：提供信息以方便客戶更輕松地將設(shè)計導(dǎo)入設(shè)備并推出最終產(chǎn)品，通過支持不間斷的現(xiàn)場監(jiān)控來實現(xiàn)現(xiàn)場預(yù)防性維護(hù)，以及確保設(shè)備在進(jìn)行現(xiàn)場升級后繼續(xù)保持高性能。它將設(shè)備制造商的信息前饋到 OEM 客戶和最終用戶，并將現(xiàn)場信息反饋到半導(dǎo)體概念和生產(chǎn)工藝。

要發(fā)揮 SLS 的優(yōu)勢，需要兩個基本元素：

· 半導(dǎo)體架構(gòu)師需要納入設(shè)計增強(qiáng)(design augmentations)，用于從芯片收集數(shù)據(jù)并推動其余工藝的發(fā)展。

· SLS 需要多方協(xié)作，將半導(dǎo)體 IP 提供商、芯片開發(fā)商、制造設(shè)施、OEM、服務(wù)公司以及數(shù)據(jù)庫和分析提供商整合到一起。

在工藝的“前端”，片上數(shù)據(jù)源包括 DFT 邏輯、參數(shù)化監(jiān)視器和功能監(jiān)視器。所有傳感器、監(jiān)視器和 DFT 邏輯都會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)——即使擁有出色的分析能力也會應(yīng)接不暇。優(yōu)異的監(jiān)控基礎(chǔ)設(shè)施充分考慮了這一點(diǎn)，它利用可在運(yùn)行時配置的監(jiān)視器僅采集感興趣的數(shù)據(jù)，結(jié)合數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，并納入快速外部連接來將數(shù)據(jù)移至片外。

作為完整 SLS 平臺的一個示例，圖下展示了涵蓋整個半導(dǎo)體價值鏈的 Siemens EDA工具組合。

圖1： Siemens EDA Tessent 芯片生命周期解決方案平臺的高層次概念圖

該平臺具有四個不同的階層：

評估、監(jiān)視和管理：該層包括構(gòu)成 SLS 平臺基礎(chǔ)的傳感器和監(jiān)視器，收集可在生命周期各個階段使用的系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)。其中包括用于識別結(jié)構(gòu)缺陷和退化的 DFT 邏輯，以及用于觀察芯片子系統(tǒng)之間以及芯片與嵌入式軟件之間交互的功能監(jiān)視器(嵌入式分析)。這些功能可以幫助設(shè)計人員智能地監(jiān)視、了解和控制任何片上結(jié)構(gòu)的活動——包括定制邏輯、互連和 CPU 核心，進(jìn)而全面了解芯片系統(tǒng)，并提供智能化數(shù)據(jù)篩選和實時線速操作。

快速分析：該層是一個低延遲響應(yīng)的嵌入式?jīng)Q策引擎，用于在極短的時間內(nèi)檢測、認(rèn)知和響應(yīng)威脅。在一些最終應(yīng)用中，快速反應(yīng)時間至關(guān)重要——尤其是涉及交通或數(shù)據(jù)中心等存在安全性、安全和隱私等問題。例如，在自動駕駛汽車應(yīng)用中，系統(tǒng)可以檢測攝像頭饋入中的卡頓像素，并讓主 CPU 決定采取何種行動。

數(shù)據(jù)庫層：第三層包含的應(yīng)用程序在不同的生命周期階段，收集和存儲由片上監(jiān)控 IP生成的大量數(shù)據(jù)。這就涉及到來自多個供應(yīng)商和來源的數(shù)據(jù)——從設(shè)計到制造、運(yùn)營甚至是淘汰不一而足?；谶@一認(rèn)識，開放 API、合作伙伴關(guān)系、聯(lián)盟能力以及參與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)組織，都是取得成功的關(guān)鍵因素。

應(yīng)用程序?qū)樱和ㄟ^使用來自芯片系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，可以啟用或增強(qiáng)許多應(yīng)用程序。例如用于失效診斷和根本原因分析、測試bring-up、調(diào)試和芯片特征提取，以及硬件加速仿真和調(diào)通中的全系統(tǒng)調(diào)試的應(yīng)用程序。

半導(dǎo)體的新趨勢帶來了全新的挑戰(zhàn)和創(chuàng)新的解決方案。下一代 SoC 面向的是具備更高可靠性、高性能以及安全性的電子系統(tǒng)。西門子的產(chǎn)品生命周期管理 (PLM)解決方案覆蓋從設(shè)計、實現(xiàn)、部署和現(xiàn)場服務(wù)，一直到報廢活動(如最終處置)的整個生命周期。 如今，為這些電子產(chǎn)品供電的 IC 也采用了相同級別的審查——芯片生命周期管理(STS)解決方案即是這一實踐的代表，其包括功能、結(jié)構(gòu)和參數(shù)化監(jiān)控、分析硬件和軟件(片上和云端)，并且致力于開發(fā)開放接口，強(qiáng)化合作伙伴關(guān)系、聯(lián)盟能力并參與適當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，將產(chǎn)品生命周期管理應(yīng)用到半導(dǎo)體價值鏈，并將其與生態(tài)系統(tǒng)相融合，為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)賦以新的增長動力和創(chuàng)新價值。