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作者：西門子EDA 亞太區技術總經理 李立基 今天的半導體行業的發展逐漸呈現出工藝技術節點縮小、設計規模擴大、系統級規模擴寬等趨勢。 想要在半導體市場中保持競爭力，需要面對諸多挑戰，這些挑戰涵蓋了從概念到設計、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，能夠幫助半導體公司改進現有的工藝，SLS 平臺可以從芯片及芯片生產的相關工藝中收集數據，并挖掘潛在數據，從而在需要的時間和地點提供可操作的信息：例如，先進的 DFT 技術可提高 IC 質量，優化測試效率，并實現診斷驅動的良率分析 (Diagnosis Driven Yield Analysis)；SLS 解決方案在此基礎上更進一步，使用片上硬件和 DFT 邏輯來監視和評估電路行為，并收集饋入到“fab-to-field”優化循環的數據。 SLS 的另一關鍵組件是嵌入式功能監視器。它們采集可管理形式的相關數據，然后在必要時制定和實施局部響應：例如，汽車安全關鍵設備中使用的半導體必須確保可靠性、安全以及免遭網絡攻擊影響的安全性。使用 SLS 作為框架，可以在汽車 SoC 的整個壽命期內對其進行監視和評估。 芯片生命周期管理的元素 SLS 涵蓋了傳統的半導體價值鏈——設計、制造、測試和bring-up。它同時還深入到設備的部署階段：提供信息以方便客戶更輕松地將設計導入設備并推出最終產品，通過支持不間斷的現場監控來實現現場預防性維護，以及確保設備在進行現場升級后繼續保持高性能。它將設備制造商的信息前饋到 OEM 客戶和最終用戶，并將現場信息反饋到半導體概念和生產工藝。 要發揮 SLS 的優勢，需要兩個基本元素： • 半導體架構師需要納入設計增強（design augmentations），用于從芯片收集數據并推動其余工藝的發展。 • SLS 需要多方協作，將半導體 IP 提供商、芯片開發商、制造設施、OEM、服務公司以及數據庫和分析提供商整合到一起。 在工藝的“前端”，片上數據源包括 DFT 邏輯、參數化監視器和功能監視器。所有傳感器、監視器和 DFT 邏輯都會產生大量數據——即使擁有出色的分析能力也會應接不暇。優異的監控基礎設施充分考慮了這一點，它利用可在運行時配置的監視器僅采集感興趣的數據，結合數據壓縮技術，并納入快速外部連接來將數據移至片外。 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、監視和管理：該層包括構成 SLS 平臺基礎的傳感器和監視器，收集可在生命周期各個階段使用的系統相關數據。其中包括用于識別結構缺陷和退化的 DFT 邏輯，以及用于觀察芯片子系統之間以及芯片與嵌入式軟件之間交互的功能監視器（嵌入式分析）。這些功能可以幫助設計人員智能地監視、了解和控制任何片上結構的活動——包括定制邏輯、互連和 CPU 核心，進而全面了解芯片系統，并提供智能化數據篩選和實時線速操作。 快速分析：該層是一個低延遲響應的嵌入式決策引擎，用于在極短的時間內檢測、認知和響應威脅。在一些最終應用中，快速反應時間至關重要——尤其是涉及交通或數據中心等存在安全性、安全和隱私等問題。例如，在自動駕駛汽車應用中，系統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。 數據庫層：第三層包含的應用程序在不同的生命周期階段，收集和存儲由片上監控 IP生成的大量數據。這就涉及到來自多個供應商和來源的數據——從設計到制造、運營甚至是淘汰不一而足。基于這一認識，開放 API、合作伙伴關系、聯盟能力以及參與相關標準組織，都是取得成功的關鍵因素。 應用程序層：通過使用來自芯片系統的數據，可以啟用或增強許多應用程序。例如用于失效診斷和根本原因分析、測試bring-up、調試和芯片特征提取，以及硬件加速仿真和調通中的全系統調試的應用程序。 半導體的新趨勢帶來了全新的挑戰和創新的解決方案。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。西門子的產品生命周期管理 (PLM)解決方案覆蓋從設計、實現、部署和現場服務，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、結構和參數化監控、分析硬件和軟件（片上和云端），并且致力于開發開放接口，強化合作伙伴關系、聯盟能力并參與適當標準的制定工作，將產品生命周期管理應用到半導體價值鏈，并將其與生態系統相融合，為半導體產業賦以新的增長動力和創新價值。
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