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如何正确评估芯片的老化程度?

2020-09-24 15:11 次阅读

5nm及以下制程的老化问题-第二部分

本文就5nm及以下制程的老化问题进行进一步说明。

监视和测试

行业方法正在多层次变化。埃森哲全球半导体业务负责人Syed Alam表示:“为了正确评估芯片的老化程度,制造商依靠了一种称为老化测试的功能,即对晶圆进行人工老化以对其进行熟化,然后再对其进行可靠性测试。” 。“热是芯片老化的主要因素,其使用时间紧随其后,尤其是闪存,因为驱动器上只有这么多的可重写空间。”

这仍然是许多人依赖的技术。Fraunhofer的Lange说:“ AEC-Q100是汽车电子的重要标准,它包含的多项测试不能揭示真实的可靠性信息。” “例如,在高温工作寿命(HTOL)测试中,必须对3×77器件在应力前后进行1000小时的功能测试。即使所有设备通过测试,您也无法确定它们是否会在1001小时后失效,或者使用寿命会延长10倍。这些信息只能通过扩展测试或模拟获得。”

如何正确评估芯片的老化程度?

一个新兴的替代方案是在芯片中内置老化传感器。Arteris IP的Shuler说:“有些传感器通常包含一个定时环路,当电子绕过环路所需的时间更长时,它们会警告您。” “还有一个称为金丝雀单元的概念,与标准晶体管相比,它们的寿命过短。这可以告诉您老化正在影响芯片。您要做的是获取芯片即将失效的预测信息。在某些情况下,他们会从这些传感器中获取信息,将其从芯片上拿走,扔进大型数据库中,然后运行AI算法来尝试进行预测工作。”

数据中心和汽车等细分市场要求扩展可靠性。Moortec技术行销经理Richard McPartland表示:“提高可靠性的传统方法现在已得到新技术的补充,这些新技术可在任务模式下利用芯片监视功能来测量老化并捕获整个芯片寿命内的其他关键信息,例如温度和供应状况,” 这些可用于预测性和自适应维护,以计划的及时方式更换零件或调整电源电压以保持性能。分析功能的启用将使在任务模式下从芯片监视器中收集的关键信息可用于更广泛的系统,并使从单个设备和更多人群中获得的见解能够优化和扩展可靠性。”

额外的3D问题

2D,2.5D和3D设计中存在许多相同的问题,除了散热问题在某些体系结构中可能会更加严重。但是,可能还存在许多尚未完全理解的新问题。“当将设备堆叠在一起时,必须对它们进行背面研磨以使它们变薄,”霍纳说。“更薄的模具上的应力可能是一个问题,需要通过分析来理解,研究和解决。您所谈论的是一个异构环境,其中您可能在堆叠DRAM,而这往往更多是一种特定技术,或者是CPUGPU,它们可能利用不同的技术处理节点。您可能有不同类型的TSV或已在此特定硅片中使用的凸块。他们如何互相影响?”

这些接口是一个问题。Schaldenbrand说:“芯片上有压力,这会改变器件的特性。” “但是,如果不同的模具加热到不同的温度,那么它们接触的地方将承受很大的机械应力。这是一个大问题,系统互连将是一个巨大的挑战。”

模型和分析

一切都从制造厂开始。舒勒说:“全世界的台积电和三星必须开始提供这些信息。” “当您达到5nm及以下,甚至7nm时,这些工艺会有很多可变性,这会使一切变得更糟。”

Thanikasalam说:“制造厂对此感到担心,因为他们意识到受到更高电场的器件的降解速度比以前快得多。” “他们开始使用适用于设备老化部分的MOS可靠性和分析解决方案(MOSRA)。最近,我们看到这种趋势转向了开始使用老化模型的最终客户。有些客户只会使用降级的模型进行简单的运行,以便模拟考虑阈值电压的降级。”

大批量芯片将需要更广泛的分析。Thanikasalam补充说:“对于大批量生产,多重PVT模拟已成为验证这一点的无用方法。” 每个人都必须在此级别上运行蒙特卡洛。采用变异模型进行蒙特卡洛仿真是5nm及以下工艺的关键。”

需要更多模型。“有更多的模型正在创建和优化中,”霍纳说。“在3D堆叠方面,我们了解有关电迁移,红外,热和功率的问题。这些是可以理解和建模的关键事物。对于机械方面-甚至我们放置在各层之间的材料及其对热量的影响,以及稳定性结构-虽然存在模型,但它们并未得到增强,因为我们还没有看到足够的模型。”

沙登布兰德对此表示赞同。“我们一直在研究模型并对其进行更新,随着人们意识到它们,添加了新现象。为高级节点做准备需要进行很多更改。对于标称器件,我们可以很好地描述老化,但是过程变化及其对可靠性的影响之间的相互作用仍然是一个研究主题。这是一个非常具有挑战性的主题。”

使用finFET,整个方法改变了。Thanikasalam说:“规则变得如此复杂,以至于您需要拥有一个可以真正解释的规则,应用规则告诉我们在两三年后可能出现问题的地方。” “ FinFET可以是多阈值器件,因此当您在单个IP中使用整个阈值电压域时,我们会遇到很多问题,因为每个单个器件都将朝着不同的方向发展。”

结论

尽管如此,5nm正在取得进展。斋月表示:“最近,我们看到许多代工厂,IDM,无晶圆厂和IP公司急于寻找解决方案。” “它们涵盖了广泛的应用和技术流程。尽管标准的老化模型可以作为新玩家的起点,但根据目标应用和技术流程,可以期望进一步定制。在硅集成计划(Si2)下,紧凑模型联盟(CMC)目前正在开发一种标准的老化模型,以帮助该行业。在2018年,CMC发布了第一个标准开放模型接口(OMI),它可以使用统一的标准OMI接口对不同的电路模拟器进行老化仿真。”

这是重要的一环,但仍有很长的路要走。“ CMC内的标准化活动已经开始解决其中一些问题,”兰格说。“但是在模型复杂性,特性描述工作,应用场景和工具支持方面,还有很多工作要做。”
       责任编辑:tzh

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发表于 05-20 16:05 37次 阅读
STSW-BLINDSPOT STSW-BLINDSPOT固件AEK-BLINDSPOTB1

WIREST-SDK WireST-SDK有线传感器的软件开发工具包为Linux网关

编写的软件开发工具包(SDK) 用于与EdgeST-SDK组合可用于快速启动 应用样品允许读取来自数据线连接的传感器节点和将数据发送到云 BSD(3-子句)许可证条款 WireST-之前在网关上执行本地计算SDK是Linux网关,允许接口网关有线连接一个传感器计算抽象库。
发表于 05-20 14:05 28次 阅读
WIREST-SDK WireST-SDK有线传感器的软件开发工具包为Linux网关

STSW-STPM001 STSW-STPM001STPM32 / 33/34评估软件

及配置STPM3x设备 适用于并行和USB加密狗和UART接口 单读或取样可用 自动寄存器读取电压,电流,功率和能量值的转换 应用设计向导目标的评分 自动校准程序为: 振幅 相移 电源偏移 应用和配置可被保存到文件,并从它装 2.0框架 在STPM3x评估软件是一个图形用户界面来读取,配置和校准STPM3x电能计量IC,适合于并行和USB硬件接口和UART接口。应用程序有一个唯一的工作区域,其中用户可以读取设备寄存器和写配置和校准参数。应用参数(如传感器灵敏度,AFE参数)所选择的设备可以被配置为返回测量的功率,电流和电压。数据采集​​可被设置为从所述设备读取的一个或多个数据样本,并且相同的数据可以以表格的形式输出,并保存为Excel文件。提供向导工具,引导该应用程序设计期间,用户和自动校准该设备。当前会话的数据可以保存在任何时候的一个项目;现有项目可以打开或者可以创建一个新项目。...
发表于 05-20 11:05 62次 阅读
STSW-STPM001 STSW-STPM001STPM32 / 33/34评估软件

STSW-MEMS034 STSW-MEMS034并购案精简版 - 源代码

用户界面(GUI),用于Windows平台 提供的GUI的源代码,C#语言 使用STEVAL-MKI109V3专业MEMS工具板兼容 为寄存器配置和输出数据管理的示例代码 在的Unico精简版图形用户界面(GUI)是一个完整的评估软件包提供的C#源代码示出了如何管理从通用MEMS传感器的传感器数据流(诸如加速度计,陀螺仪,磁力和压力传感器)连接到STEVAL-MKI109V3专业MEMS工具板。
发表于 05-20 11:05 44次 阅读
STSW-MEMS034 STSW-MEMS034并购案精简版 - 源代码

PA192 PA192PA192是用于在小的 硬币 的形式因子音频分析和特别适合于与传感器语音识别和语音asssistant应用程序 处理和无线产品加速器

发表于 05-20 11:05 57次 阅读
PA192 PA192PA192是用于在小的 硬币 的形式因子音频分析和特别适合于与传感器语音识别和语音asssistant应用程序 处理和无线产品加速器

SENSIBLE SensiBLE准备使用的BLE上系统模块填充有传感器 低功率的ARM 32位Cortex®-M4 CPU和硬币型电池 今天加快物联网产品的研发!

发表于 05-20 11:05 80次 阅读
SENSIBLE SensiBLE准备使用的BLE上系统模块填充有传感器 低功率的ARM 32位Cortex®-M4 CPU和硬币型电池 今天加快物联网产品的研发!

AR0237AT CMOS图像传感器 数字 2.1 MP /全高清 1 / 2.7英寸

美半导体的AR0237AT是一款1 / 2.7英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为1928(H)×1088(V)。它可以在线性或高动态范围模式下捕获图像,并具有滚动快门读数。它包括复杂的相机功能,如像素内装箱,窗口以及视频和单帧模式。它专为低光和高动态范围的场景性能而设计。它可通过简单的双线串行接口进行编程。 AR0237AT可以产生非常清晰,清晰的数码照片,并且能够捕捉连续视频和单帧,使其成为各种应用的理想选择,包括监控和高清视频。 特性 卓越的低光性能 采用安森美半导体DR-Pix技术的最新3.0米像素具有双转换增益 高达1080p 60 fps的全高清支持,实现卓越的视频性能 线性或高动态范围捕获 支持线路交错T1 / T2读出以启用ISP芯片中的HDR处理 支持用于外部机械快门 片上锁相环(PLL)振荡器 ...
发表于 08-13 13:47 361次 阅读
AR0237AT CMOS图像传感器 数字 2.1 MP /全高清 1 / 2.7英寸

AR0230AT CMOS图像传感器 2 MP 1/3

AT是一款1 / 2.7英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为1928Hx1088V。它可以在线性或高动态范围模式下捕获图像,并具有滚动快门读数。它包括复杂的相机功能,如像素内装箱,窗口以及视频和单帧模式。它专为低光和高动态范围的场景性能而设计。它可通过简单的双线串行接口进行编程。 AR0230AT可生成非常清晰,锐利的数码照片,并且能够捕捉连续视频和单帧,使其成为各种应用的理想选择。 特性 高动态范围 应用 汽车 电路图、引脚图和封装图...
发表于 08-13 11:03 476次 阅读
AR0230AT CMOS图像传感器 2 MP 1/3

AR0237SR CMOS图像传感器 2.1 MP 1 / 2.7 更低成本

是一款1 / 2.7英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为1928(H)x 1088(V)。它采用滚动快门读数捕获线性或高动态范围模式的图像,并包括复杂的相机功能,如像素内合并,窗口以及视频和单帧模式。它专为低光和高动态范围场景性能而设计,可通过简单的双线串行接口进行编程。 AR0237可以产生非常清晰,锐利的数码照片,并且能够捕捉连续视频和单帧,使其成为各种应用的理想选择,包括监控和高清视频。 特性 具有双转换增益的DR-PIX™技术 全高清支持1080p 60 fps,提供卓越的视频性能 线性或高动态范围捕获 片上锁相环(PLL)振荡器 支持线路交错T1 / T2读出以在ISP芯片中启用HDR处理 基于位置的集成颜色和镜头阴影校正 用于精确帧率控制的从属模式 ...
发表于 08-13 11:01 302次 阅读
AR0237SR CMOS图像传感器 2.1 MP 1 / 2.7 更低成本

AR0521 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5

是一款1 / 2.5英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为2592(H)x 1944(V)。它通过滚动快门读数捕获线性或高动态范围模式的图像,并包括复杂的相机功能,如分档,窗口以及视频和单帧模式。它专为低亮度和高动态范围性能而设计,具有线路交错T1 / T2读出功能,可在ISP芯片中支持片外HDR。 AR0521可以产生非常清晰,锐利的数字图像,并且能够捕获连续视频和单帧,使其成为安全应用的最佳选择。 特性 5 Mp为60 fps,具有出色的视频性能 小型光学格式(1 / 2.5英寸) 1440p 16:9模式视频 卓越的低光性能 2.2 m背面照明像素技术 支持线路交错T1 / T2读出以启用ISP芯片中的HDR处理 支持外部机械快门 片上锁相环(PLL)振荡器 集成颜色和镜头阴影校正 精确帧率控制的从属模式 数据接口:♦HiSPi(SLVS) - 4个车道♦MIPI CSI-2 - 4车道 自动黑电平校准 高速可配置上下文切换 温度传感器 快速模式兼容2线接口 应用 终端产品 视频监控 高动态范围成像 安全摄像头 行动相机 车载DVR 电路图、引脚图和封装...
发表于 07-29 16:02 474次 阅读
AR0521 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5

AR0835 CMOS图像传感器 8 MP 1/3

图像传感器是一款1 / 3.2“光学格式1.4微米像素传感器,能够以每秒42帧的速度捕获其完整的8 MP传感器分辨率,以60fps的速度捕获1080P视频.A-PixHS(tm )技术将安森美半导体的第二代背照式(BSI)像素技术和先进的高速传感器架构结合在一起,实现了许多创新功能。它旨在实现低z高度相机模块,以满足OEM和移动设备制造商的需求。 特性 高动态范围 应用 移动 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 16:02 172次 阅读
AR0835 CMOS图像传感器 8 MP 1/3

AR0522 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5 近红外增强

是一款1 / 2.5英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为2592(H)x 1944(V)。它通过滚动快门读数捕获线性或高动态范围模式的图像,并包括复杂的相机功能,如分档,窗口以及视频和单帧模式。它专为低亮度和高动态范围性能而设计,具有线路交错T1 / T2读出功能,可在ISP芯片中支持片外HDR。 AR0522可生成非常清晰,锐利的数码照片,并且能够捕捉连续视频和单帧,使其成为各种应用的理想选择。 特性 5 Mp,60 fps,优异的视频性能 小光学格式(1 / 2.5英寸) 彩色滤光片阵列:RGB和单色 1440p模式适用于16:9视频 卓越的低光性能 2.2 m背面照明像素技术 支持线路交错T1 / T2读出以启用ISP芯片中的HDR处理 支持外部机械快门 片上锁相环(PLL)振荡器 集成颜色和镜头着色校正 用于精确帧率控制的从模式 数据接口:♦HiSPi(SLVS) - 4条车道♦MIPI CSI-2 - 4车道 自动黑电平校准 高速可配置上下文切换 温度传感器 快速模式兼容2线接口 近红外线增强 应用 终端产品 视频监控 高动态范围成像 机器视觉...
发表于 07-29 16:02 353次 阅读
AR0522 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5  近红外增强