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2020年07月13日 | 論數(shù)據(jù)協(xié)同對芯片制造的重要性

發(fā)布者:一直333 來源: 雷鋒網(wǎng)關鍵字:數(shù)據(jù)協(xié)同  芯片制造 手機看文章 掃描二維碼
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數(shù)據(jù)對于了解半導體的使用壽命至關重要,數(shù)據(jù)收集則是超越摩爾定律保持競爭力的關鍵。

 

如今,芯片設計周期的早期越來越依賴于多個數(shù)據(jù)源,包括從設計到制造流程的一些數(shù)據(jù)源。雖然這種整體性的方法似乎足夠合乎邏輯,但半導體行業(yè)從一開始就沒有特別強烈的整體性,專業(yè)知識是圍繞流程中的特定步驟發(fā)展起來的,從業(yè)者也是在某個特定的步驟中進一步發(fā)展。但是,隨著產(chǎn)品上市時間的縮短、芯片制造復雜性的增加以及獨特的體系結構對于開發(fā)日益破碎的細分市場至關重要,這些流程以及步驟的劃分將不再適用于由數(shù)據(jù)驅動的模型設計與制造,現(xiàn)在最大的挑戰(zhàn)是讓所有的數(shù)據(jù)協(xié)同工作。這將是芯片下一個數(shù)量級學習的來源。

 

目前,相關標準的建立正在幫助整合數(shù)據(jù)。此外,第三方分析和監(jiān)控公司正在完成各個數(shù)據(jù)源的連接,這些公司通過提取和整理數(shù)據(jù)并將其以可訪問的數(shù)據(jù)庫格式進行存儲,從而幫助客戶更輕松地查看數(shù)據(jù),也實現(xiàn)了過去幾代半導體客戶以及芯片設計、制造和測試工程師夢寐以求的芯片可視化。

 

模擬電路和數(shù)字電路環(huán)境下理解數(shù)據(jù)

 

目前設計環(huán)節(jié)面臨的挑戰(zhàn)之一是在模擬電路和數(shù)字電路環(huán)境下理解數(shù)據(jù)。根據(jù)大部分或所有模擬電路的設計是否是在較舊的節(jié)點上開發(fā)和這些電路是否是帶有模擬元件的數(shù)字電路,數(shù)據(jù)結果不盡相同。盡管大多數(shù)設計人員認識到,即使是在較傳統(tǒng)的工藝節(jié)點上,模擬量也會漂移并容易受到噪聲的影響,但在5nm及以下的工藝節(jié)點上,數(shù)字電路會變得更接近于模擬電路,并受到更多的噪聲干擾。此外,這些節(jié)點具有較小的裕度來緩沖細導線和薄電解質(zhì)的影響。 

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這些數(shù)據(jù)如何與數(shù)字端中的其他數(shù)據(jù)相匹配仍在研究中。但是,由于以下幾個原因,電路內(nèi)監(jiān)控的數(shù)量在不斷增加。

 

首先,這些數(shù)據(jù)可能無法通過常規(guī)測試訪問。為半導體公司提供收益管理和數(shù)據(jù)分析的軟件公司 yieldHUB的收益管理專家Carl Moore表示,在PMIC(Prower Management IC)中,有很多甚至無法測試的節(jié)點。在設計這些芯片時,首先要找到可測試節(jié)點,PMIC中有數(shù)百個可測試節(jié)點,如果能找到它們,對其進行測試,就可以確定這些節(jié)點的規(guī)格,或者確定是否需要將某些內(nèi)容放大到合理水平。

 

第二個原因則與汽車等市場日益重視芯片的可靠性有關。在這些市場中,芯片被用于安全關鍵型應用中,其預期使用壽命可能長達20年。

 

Carl Moore表示,模擬電路和MEMS較難測試,這是因為來自傳感器的信號微弱且密度高,對于開發(fā)這些芯片的設計師來說,最重要的是芯片周圍的內(nèi)容以及該芯片的使用方式,但隨著時間的推移,更多的因素需要被考慮到設計中。因此不僅僅是要確保芯片功能正常,還需要一種可以訪問數(shù)據(jù)的格式,該格式可以與其他系統(tǒng)或設備產(chǎn)生數(shù)據(jù)關聯(lián)。

 

設備制造過程中的數(shù)據(jù)關聯(lián)

 

半導體制造設備已與用于分析芯片功能的許多數(shù)據(jù)完全隔離,在這個供應鏈中關聯(lián)數(shù)據(jù)的工作還處在初期階段。這其中有很多原因。

 

首先,所收集的許多數(shù)據(jù)被認為是專有的和具有競爭性質(zhì)的,因此整個供應鏈之間的共享受到限制。其次,設備供應商主要與客戶進行交互,設備供應商之間并非彼此交互。最后,設備供應商將傳感器作為附加產(chǎn)品供應已經(jīng)有一段時間了,因為沒有人想在沒有數(shù)據(jù)分析和機器學習的情況下出售高級設備。因此,并非所有的數(shù)據(jù)格式都是一致的,并非所有的數(shù)據(jù)值都很清楚。

 

盡管芯片行業(yè)傾向于通過片上傳感器或制造工藝來提高可靠性,但數(shù)據(jù)收集和分析需要滲透到供應鏈中。因此,代工廠、測封廠和系統(tǒng)公司不僅關注溫度和電壓測試,還越來越關注各種技術來源,以及這些技術的生產(chǎn)時間、生產(chǎn)規(guī)模以及如何生產(chǎn)等問題。

 

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美國跨國軟件和工程服務公司PDF Solutions業(yè)務開發(fā)負責人Dave Huntley表示,如果想要設備具有可追溯性,那么就必須讀取該設備的數(shù)據(jù)。另外,材料制造商的可追溯性要求其定位足夠精準,涉及到所有工廠的所有數(shù)據(jù)。

 

這些數(shù)據(jù)也可以用來篩選出偽造芯片和組件,對安全性至關重要。

 

測試中的數(shù)據(jù)格式演進

 

需要連接測試數(shù)據(jù)的原因是,芯片內(nèi)部的復雜度不斷提高,需要覆蓋范圍足夠廣才能確保芯片在整個生命周期內(nèi)達到預期效果。

 

芯片測試過程中不僅存在密度問題,在芯片的局部區(qū)域內(nèi)還有流出流入大量電流,測試者必須在不同電壓和不同頻率下執(zhí)行此操作。在某些情況下,這些芯片具有12個不同的電源域,所有這些電源域填充在芯片的不同區(qū)域中。因此,測試過程會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù),并且需要與工廠中各種工藝產(chǎn)生的其他大量數(shù)據(jù)進行補充和關聯(lián)。要提取優(yōu)良數(shù)據(jù)并將其轉化為可用的數(shù)據(jù),需要進行大量工作。

 

來自不同制造商的測試設備過去常常使用不同的操作系統(tǒng),以不同或不兼容的格式顯示數(shù)據(jù),但隨著電子數(shù)據(jù)交換(EDI)和IEEE的標準測試接口語言(STIL)的出現(xiàn),測試需要更具兼容性。

 

為解決這個問題,自動測試機制造商Teradyne開始與其他供應商共同開發(fā)標準測試數(shù)據(jù)格式STDF。STDF是與數(shù)據(jù)庫體系結構和操作系統(tǒng)無關的二進制格式,是為自動測試設備(ATE)開發(fā)的,因此可以連接來自競爭廠商的ATE,并且可以更容易移植和存儲數(shù)據(jù)。

 

該格式包括標準記錄類型和全局元數(shù)據(jù),以及參數(shù)化(通過、失敗和多針)和功能測試。二進制格式將被轉換為更人性化的ASCII格式(ATDF-STDF的ASCII版本),并用于數(shù)據(jù)庫或Excel電子表格中。但在轉換工程中,批次ID或頭文件可能會丟失,出現(xiàn)錯誤數(shù)據(jù)的機會很多。

 

盡管STDF是測試中最常用的格式,但也有局限性。例如無法直接支持當今測試環(huán)境中的新模型,格式本身也不夠精準。在STDF之后,可能采用由SEMI半導體測試合作聯(lián)盟(CAST)特殊興趣小組正在研究的Rich Interactive Test Database(RITdb)標準。 

 

小結

 

生成更好的數(shù)據(jù),從更多的來源收集數(shù)據(jù),并能夠將所有這些數(shù)據(jù)關聯(lián)起來,這為整個芯片行業(yè)帶來巨大的可能性,包括從提高可靠性到預測分析的所有方面。可以根據(jù)需要,對設備進行維修或更換,而不是當設備出現(xiàn)故障時也無法接受到故障信號。

 

芯片行業(yè)正處于這種轉變的初期,但在未來十年里,它可能會定義從設計到制造的每一步,從產(chǎn)量到可靠性和安全性都將得到改善。

 

2020年8月7日至8月9日,2020年全球人工智能與機器人大會(CCF-GAIR 2020)將在深圳隆重舉行,今年的主題是AI新基建產(chǎn)業(yè)新機遇,設置了針對新基建學術的AI前沿專場、機器人前沿專場、聯(lián)邦學習專場3大專場,針對新基建產(chǎn)業(yè)的AI芯片專場、智能駕駛專場、AIoT專場等的11大專場。AI芯片專場的學術大咖和重要企業(yè)技術VP將共同探討如何用創(chuàng)新的指令集、架構以及商業(yè)模式抓住新基建給AI芯片帶來的絕佳機遇。

關鍵字:數(shù)據(jù)協(xié)同  芯片制造 引用地址:論數(shù)據(jù)協(xié)同對芯片制造的重要性

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