深入分析芯片生命周期管理平台

随着芯片性能的可靠性不断提升，集成电路行业终于有机会与当今许多其他业务领域一样，利用产品和技术的经验数据，以提高整个电子系统价值链的效率与价值。为此，新思科技推出以数据分析驱动的芯片生命周期管理(SLM)平台，通过收集芯片上各个阶段的有用数据，并在其整个生命周期中对这些数据进行智能化分析，优化芯片生命周期中每个阶段。

今天我们将从SLM的由来、定义、工作方式、优势、挑战、以及SLM与芯片的关系等更多角度，再一次对芯片生命周期管理这一概念进行深入分析。

从PLM到SLM

数十年来，各行各业的公司都是通过产品生命周期管理(PLM)工具来管理从生产初期到市场部署整个流程中的产品状况。芯片作为底层技术，虽然与我们的日常生活息息相关，但专门针对芯片的管理流程却直到最近几年才提上日程。

SLM作为业内的新兴概念，在过去几年中正逐渐获得业界认可。SLM基于成熟的PLM构建模块，对半导体器件从设计开始、到制造、测试、交付至终端用户系统这一全流程进行检测和分析，旨在通过跨生命周期方法增强产品开发和部署的确定性。通过SLM平台的检测和分析，开发者能够根据分析结果对芯片和终端用户系统进行持续优化。

芯片生命周期管理的流程主要包括以下两个阶段：

在芯片设计环节加入传感器、监视器等，从而能够对设备生产以及实际性能进行深入分析

在设备的整个生命周期中收集和处理数据并进行分析，为设计、生产和客户现场优化提供支持

通过SLM，开发者可以高效实践“观察、控制和优化”的理念。嵌入式监视器与传感器收集和反馈的实时数据和参数，可直接转化为对芯片系统的质量、性能和可靠性的提升。

由于SLM能够对使用中的产品维护和故障情况进行预测，因此超大规模数据中心、消费电子和汽车等应用场景对SLM的使用青睐有加。

巨大的挑战催生SoC创新模式

SLM的兴起恰逢半导体行业发展的关键时刻。但开发者们同样面临着一系列挑战。

首先，挑战具有多米诺效应。新工艺节点使得同一颗芯片上晶体管的数量增加，这会导致制造流程可变性增加等一系列问题，对开发者来说挑战越来越多。

制造可变性增加，意味着芯片开发者在设计时需要考虑更多恶劣情况，或是依赖传感器和监控设备测量芯片的变化程度。此外，设计密度增加也会导致电流和功耗密度增加，降低节点电压供电电平，使其更加不稳定，还会产生热点。

现在，为了针对各种附加路由和跟踪功能做出不同布局，芯片和系统变得更加复杂。越来越多的硬件和软件在实际使用中不断融合升级，需要妥善处理SoC设计对于环境刺激的反应以及对于不同工作负载需求的响应能力。这也会导致数据量增加，因此需要在生产的各个阶段提高数据一致性。

这些挑战增加了传统芯片设计失败的风险，推动了电路测试在制造和生产评估之外的需求。

为了应对当今日益增长的系统复杂性和性能需求，芯片开发者需要重新检查芯片器件构建的各个步骤，增强芯片在整个生命周期内的可见性和可观察性。

在设计中嵌入创新传感器和结构，可以让团队获得更加准确的数据，了解在生产测试期间如何筛选器件进行部署，以及器件如何对动态环境条件和刺激做出响应。团队可以在整个测试和运营阶段不断精进数据分析，深入了解器件故障，从而能够运用整个生命周期阶段的可追踪信息对问题进行根本原因诊断。

SLM通过提供更有深度的分析，可以解决传统芯片设计必需要实现的变化，并将作为行业的最新模式持续引领行业发展。随着发展势头日益强劲，SLM平台需要保持灵活性、可扩展性，支持随时间的推移轻松采用新的传感器、监控器和数据源。

SLM能做到什么程度?

采用成熟的SLM平台，芯片开发者可深度实现生命周期可见性，获得充分分析结果，增进对芯片器件的控制机制，包括动态电压频率调整(DVFS)。这些特性相互结合，大大优化了电源器件操作和数据吞吐性能。

然而需要注意的是，部署单个产品或工具无法实现端到端的生命周期管理，因此需要集成各种SLM组件，确保实现特定应用的优势。

例如，高容量消费应用可以利用SLM工具和流程，参照芯片的参数反馈，降低设计限制带来的影响。这样一来，就可以进行设计调整，提高统计异常数据和未来潜在故障器件的可见性。

在实时系统管理中，如果在整个片上处理器内核中部署，高颗粒热传感解决方案可以对超大规模数据应用的功耗性能进行优化。这对超大规模数据应用尤其关键，因为即使是再轻微的功耗降低也可在大型云服务器配置产生指数级的节能影响。热传感精度的小幅提高，可以让每个处理器芯片每小时降低功耗不到一美分。虽然在芯片层面看上去并不明显，但对于大型数据中心配置而言，这样的小幅优化每年可以节省数百万美元。考虑到服务器在生命周期内的运行成本高于初始购买价格，任何幅度的功耗降低都是有意义的。

在汽车应用中，对老化和劣化因素的持续评估(如用户工况、热应力和电源电压应力)将为车载电子系统的维护和更新提供更具预测性的方法。如果这些系统对故障的预测性更强，可以考虑在设计中采用商业级芯片。虽然有些反直觉，但相比高成本的可靠系统而言，这样可以缩减成本，提升确定性。

新思科技的SLM平台行业领先

芯片数据的可见性对于设计和现场之间的回路闭环十分重要。新思科技推出了芯片生命周期管理系列，这是一款行业领先的SLM平台，可在器件生命周期的各个阶段优化芯片状况。

SLM综合平台包含多个集成解决方案和功能：

广泛的指标监测IP和访问基础设施可以收集芯片运行数据的方方面面。指标监测包括环境、结构监控器和测试结构。

一套全面的检测集成和验证流程，可直接连接至新思科技的Fusion RTL至GDSII 实施系统。

半导体制造分析引擎以及良率管理引擎，可优化运行效率，提升总体良率。

自主优化平台，可自动实时提高计算系统性能。

新思科技的SLM平台基于丰富的可见性、深度分析和集成自动化而构建，可为SoC团队及其客户提供更深层次的洞察力，从而优化芯片生命周期每一个阶段。

未来，SoC架构师肯定会在设计、制造、和生产测试的各个阶段融入SLM理念，从而对芯片实现端到端的生命周期管理，帮助公司在最先进的芯片技术出现时及时把握机会，为提高芯片设计效率和可预测性开辟道路。

　　审核编辑：汤梓红