Vi mạch là một trong những thiết bị phức tạp nhất trên hành tinh và quy trình thiết kế tạo ra chúng cũng không kém phần tiên tiến, vì đầu tiên là hàng triệu và bây giờ là hàng tỷ thành phần riêng lẻ được đặt vào để cung cấp chức năng mong muốn. Tuy nhiên, một yếu tố thường bị bỏ qua trong quy trình thiết kế chất bán dẫn là nhu cầu kiểm tra (testing), một quy trình mà do kích thước và độ phức tạp của các chip hiện đại, phải bắt đầu trước khi chip vật lý đầu tiên được sản xuất.
Hiểu về DFT
Để đảm bảo mọi con chip xuất xưởng đều hoạt động 100% là vô cùng quan trọng, đặc biệt là vì những con chip này có thể được đưa vào các thiết bị y tế, ô tô hoặc máy bay, nơi mà bất kỳ sự cố mất chức năng nào cũng có thể gây tử vong. Ngoài việc chỉ phát hiện ra những con chip bị lỗi, điều quan trọng không kém là phải có khả năng xác định nguyên nhân gốc rễ của lỗi và nếu có thể, giảm thiểu tác động của lỗi hoặc loại bỏ hoàn toàn lỗi đó. Tuy nhiên, để đạt được điều này, cần phải làm nhiều hơn là chỉ kiểm tra thủ công mọi chức năng trên mọi con chip – một quy trình không thể thực hiện được về mặt vật lý do lượng thời gian cần thiết quá lớn. Thay vào đó, các con chip phải được thiết kế ngay từ đầu với mục đích kiểm tra, một quy trình được gọi là thiết kế để thử nghiệm hoặc DFT.
Bằng cách sử dụng DFT, có thể tối ưu hóa thiết kế chip để có thể kiểm tra nhanh chóng và hiệu quả bằng các mẫu kiểm tra được xác định trước. Điều này không chỉ có nghĩa là quá trình kiểm tra có thể được hoàn thành nhanh chóng cho mọi chip mà còn giúp xác định dễ dàng hơn nguyên nhân gốc rễ của bất kỳ lỗi nào xảy ra cũng như cung cấp nguồn dữ liệu tiềm năng để đào tạo các mô hình học máy.
Mặc dù DFT có nhiều lợi ích, nhưng nó cũng không phải là thứ có thể được coi là miễn phí theo quan điểm thiết kế. Việc nhúng các mạch kiểm tra (test) vào thiết kế chip sẽ chiếm diện tích có giá trị, nếu không có thể được sử dụng để có nhiều sức mạnh xử lý hơn, hoặc bộ nhớ hoặc vô số thứ khác. Tuy nhiên, đơn giản là không kiểm tra (testing) chip cũng không phải là một lựa chọn, vì vậy khi nói đến DFT, luôn có một ranh giới mong manh để đi bao gồm mức tối thiểu của các cấu trúc kiểm tra bắt buộc vẫn có khả năng xác thực đầy đủ chức năng của chip đã hoàn thành và loại tối ưu hóa phức tạp này hoàn hảo để áp dụng AI.
AI hỗ trợ sự tiến bộ
Ron Press, Giám đốc cấp cao về Phát triển công nghệ tại Siemens Digital Industries, giải thích rằng có hai lĩnh vực chính mà các công cụ như Tessent tận dụng AI, đó là DFT phân cấp và cái mà ông gọi là AI phân tích được nhúng trong phần mềm Streaming Scan Network hay SSN của họ. DFT phân cấp xuất hiện từ thực tế là các thiết kế tiếp tục phát triển ngày càng lớn hơn theo thời gian, điều đó có nghĩa là thay vì tối ưu hóa một mẫu thử nghiệm cho toàn bộ thiết kế, thì nó lại được thực hiện trên cơ sở từng lõi và kết quả được tổng hợp để phát triển các mẫu thử nghiệm và tối ưu hóa cho thiết kế cuối cùng.
Ron tiếp tục giải thích rằng, ngay cả khi AI được áp dụng cho DFT phân cấp, để giúp thực hiện những việc như tối ưu hóa băng thông hoặc cải thiện nén nhúng, kết quả tốt nhất mà họ có thể đạt được là kích thước mẫu nhỏ hơn khoảng 20 đến 30%. Mặc dù đây không phải là một cải tiến không đáng kể, nhưng nó sẽ không đủ để theo kịp kích thước ngày càng tăng của các thiết kế chip, vì vậy thay vào đó, anh và nhóm của mình đã tiếp cận vấn đề từ một góc độ hoàn toàn khác, dẫn đến việc tạo ra AI phân tích của họ.
SSN đóng gói dữ liệu kiểm tra (testing) trước khi sử dụng để kiểm tra chip, thay vì trực tiếp truyền dữ liệu đến từng lõi đang được kiểm tra. Điều này có nghĩa là họ có thể tối ưu hóa việc cung cấp dữ liệu trực tiếp cho toàn bộ chip, giảm số lượng chân kiểm tra I/O cần thiết, số lượng mạch kiểm tra bên trong chip và cho phép tất cả các lõi của chip được kiểm tra cùng một lúc, trong cùng một khoảng thời gian. Việc tạo dữ liệu kiểm tra được đóng gói này cũng có thể được tối ưu hóa đáng kể, đây chính xác là nơi AI phân tích phát huy tác dụng, cho phép họ loại bỏ các biến khi nói đến DFT, các nhà thiết kế có thể tối ưu hóa lõi của họ, tạo ra các mẫu kiểm tra của họ sau đó AI trong phần mềm SSN xử lý phần còn lại, thiết kế một bộ dữ liệu kiểm tra được đóng gói tối ưu mà không cần phải xử lý thủ công.
Testing có thể không phải là công việc hào nhoáng nhưng nó cực kỳ quan trọng trong cả ngành thiết kế chip và ngành sản xuất nói chung. Với các tiêu chuẩn nghiêm ngặt cần duy trì, một số lượng lớn các biến số cần tối ưu hóa và khối lượng dữ liệu khổng lồ cần xử lý, hoạt động kiểm thử và xác minh được chuẩn bị để nhận được sự thúc đẩy lớn từ AI, cho phép tối ưu hóa và hiệu quả hơn so với các phương pháp truyền thống có thể mang lại. Khi các thiết kế bán dẫn ngày càng phức tạp, nhu cầu áp dụng công nghệ tiên tiến để theo kịp sẽ là điều bắt buộc, với AI là một trong những công nghệ như vậy sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển và thử nghiệm các con chip của tương lai.
(Nguồn: Siemens)
Tham khảo thêm:
Liên hệ với Vietbay để được tư vấn: