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片内监测成为10nm以下的必要条件

异构设计中不断增加的系统复杂性和更多潜在的相互作用使得确保芯片甚至芯片内的块能够正常运行而不实时实时监控该行为变得更加困难。

但是,并不总是很清楚这些方法的效果如何,以及它们在场地或建筑领域的成本是多少。对于安全和任务关键型系统尤其如此,其中设计需要在较长时间内完全发挥作用,系统扩展系统的系统,其中上下文远远超出个人设计的。

但是在一个新的工艺节点上也是如此。例如,在40/28 nm时,当设计人员首先将热量视为一阶问题时,软件开发人员开始考虑部署传感器来监控电源使用情况。在16 / 14nm处,某种监测和自测变得至关重要。引入finFET会产生动态功率密度峰值 ,以及陷阱陷阱引起的片上热点散热片。

节点引起的热问题的原因数量以及应用的原因数量都在增加。铜线和栅极氧化物越来越薄,问题在10/7/5 nm时变得越来越严重。新的架构可以提高吞吐量和永远在线的电路,以及各种类型的开关和电源噪声,这些都需要更好地了解芯片内部的情况。因此,关键在于如何将问题识别为特定的上升,特别是在影响信号完整性之前。这就是为什么片内感应和更广泛的模拟得到的原因。这些天更受关注。

Cadence高级首席产品经理David David Stratman说:“这对汽车,电池驱动市场等高可靠性市场市场来说非常重要。移动,TCO / ROI驱动的网络和HPC市场,包括不断增长的加速器和培训部门,“

主要问题是复杂性增加和一系列可能的相互作用。

有硬件加速,硬件架构,硬件加速,硬件加速,硬件加速,硬件加速,硬件加速,硬件加速,硬件加速,硬件加速整个系统必须工作。你可以拥有一个手臂,一个RISC-V核心,MIPS或你自己的本土产品。就像今天的情况一样,只需一点点验证一些东西是不够的。“

例如,考虑一个服务器。谷歌搜索将触及大约1,000个CPU,但是单独验证块不再足以保证功能。

为了优化和理解行为,你需要了解该系统,以了解你的表现将会是什么,“Panesar说。”如果你做了一个“搜索,它在1毫秒内完成99%,其中1%的搜索时间超过1毫秒,你将获得长尾的三分之一 - 这是100分之一。如果你有一万分之一的搜索,那么你这相当于绩效损失,金钱,权力。这就是搜索中的成本所在。“

一个固定因素在分析系统上花费了数月时间并关闭了很长一段时间才有尾巴。这个修复支付了他未来10年的薪水。年。

它可以在系统使用方式的基础上深入了解系统的实际运行情况。片内监控的需求正被用于提供温度的实时信息。 ANSYS半导体业务部首席技术专家Norman Chang表示,延迟,动态电压降都会影响芯片/ 3D-IC的操作正确性,可靠性和老化。

Chang特别指出,复杂3D-IC的热梯度可能会受到涉及不同工艺节点的多个芯片的多种用例组合的影响。芯片之间的接口材料将容易受到热智能的影响芯片。

系统范围的分析可以显着提供帮助。因此,不仅可以调试核心,还可以使用运行时分析在整个SoC的上下文中查看该核心。

Ultra SoC的Panesar说这种IP需要高度可参数化,因此工程团队可以根据成本,芯片面积和功率决定如何分配资源。通过在运行时添加可配置性,可以使用相同的硬件为不同的数据提供不同的数据场景。

从可选到必要 
Moortec的首席技术官Oliver King表示,先进节点的片内监控,IP现在的PVT监控应该被视为基础IP,“它是I / O单元,PLL和标准单元等高级节点SoC的基础。芯片监控几年前作为保险政策开始,但作为SoC架构的很大一部分,它实现了实质性的节能。也就是说,从功能的角度来看,现在对IP的重要性有了新的提升。 IP的稳健性是关键要求。“

Synopsys测试自动化市场营销高级主管史蒂夫帕特拉斯表示,您肯定可以通过检测片上监控进行监控和测量。通常,片上监视用于可靠性目的,通常在功能性功能测试期间,或者在使用整个系统的系统级测试时,但您仍希望在系统内运行不同的测试以理解这意味着你没有连接到某些东西。你没有连接到测试仪或台式机。芯片在系统中,系统在现场。你是如何获得这些信息的?这就是遥测技术的用武之地。“

通过一些技术,软件在系统内运行,并直接链接到各种片上功能。“这可以是逻辑,BiST和内存BiST-各种形式的但是,没有,片外但系统外。没有自我测试,你在运行作为键入或关键操作,甚至周期性地定期运行首先,系统必须有一个芯片连接。“

在这里,工具提供商目前正致力于解决方案,从芯片级到板级总线,系统总线或片外到中央处理器,同时它是服务处理器或安全处理器然后安全处理器需要连接到外部世界。由于没有标准化,这更像是一个开放的问题。系统制造商需要弄清楚这一点,“Pateras说。

“当你驾驶特斯拉并且定期向特斯拉发送数据时,你就拥有了一个与特斯拉相连的LTE网络。他们喜欢的东西和定位它们和其他操作参数被送回特斯拉,他们显然可以将数据发送回每辆车。他们可以广播数据。他们这样做是为了软件更新那么问题是我们可以发送什么额外的遥测?“定期基础,以便基础设施已经存在。

目前,许多工程小组想要更详细的测试,诊断和预测数据,然后可以通过无线电波发送。“目前,有一些与测试相关的东西” - 更像传统测试,如BiST能够但它是对逻辑,记忆,I / O的测试,“Pateras说。”BiST往往更像是一种周期性的测试,它在某些时刻,开机时或各种不同的时间段都会愉快地发生。要做到这一点,就需要有可能打破biST测试,使其每隔几毫秒运行一次,以便监控电源和时钟网络等较低级别的事情。“

“你没有必要只关注失败,”他指出,“你没有看到所有的问题。”“你没有必要只关注失败。”查看性能数据,看看它是否只是在未来发生某种故障。你希望能够预测到,因此很多分析都包含了芯片上的IP以及这些数据。“

安全 
除了可靠性之外,另一个领域是片上监控安全性。

Pateras说道,“我们需要确保不会发生黑客行为,因此需要这样做。”“我们希望能够监控任何类型的攻击,这更具挑战性。芯片也需要进行监控,芯片也需要进行监控,芯片也需要进行监控,以防止企图防止企图出现,也需要对芯片进行监控以避免某些行为。不仅在可靠性方面,而且这是我们需要关注的事情,“Pateras强调。

从可靠性和安全性的角度来看,数据中心几乎都在寻求与功能安全完全相同的要求,因为它们必须全天候运行并且如果有的话,安全性在数据中心中更为重要, 。

这提供了一层关注点。“如果我们正在观察目标系统中发生的事情,我们可以查找应该发生但尚未发生的事情,或者发生不应该发生的事情。这提供了一层安全性。由此可以引发警报,这可以通过依赖于目标系统来实现,具体取决于他们想要做什么。“”替换已经存在的安全性,但它提供对未确定行为的监视。

结论 
具有可靠性和安全性复杂性的系统,可靠性和安全性系统的可视性是当今SoC的绝对必要条件。虽然尚不清楚采集哪种数据和监控系统的方法从长远来看,客户可能会采用多个产品以获得对其设计的最佳见解。

失败不是一种选择,因此随着半导体生态系统的竞争性继续流失,片内监测技术即将出现。

· 2019-05-21 22:54  本新闻来源自:semiengineering,版权归原创方所有

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