Silicon Test and Validation.pdf

Manufacturing vs. Validation 斯坦福大学讲座课件： With design complexity and raw transistor counts growing at a 2X rate per generation, issues surrounding validation of silicon and test/manufacturing have become hot topics in the industry. Unlike software, hardware cannot be “patched” and must meet a much higher level of quality before being shipped to the customer. This lecture will go thru some of basic issues in both validation and manufacturing of digitial designs. 通过设计复杂性和原始晶体管计数以每代2倍的速率生长，硅和测试/制造的周围验证的问题已成为该行业的热门话题。 与软件不同，硬件不能“修补”，并且必须在运送到客户之前满足更高的质量。 这段讲座将在数字设计的验证和制造中进行一些基本问题。 《硅芯片测试与验证》 在信息技术飞速发展的今天，半导体设计的复杂度和晶体管数量每一代都以2倍的速度增长，这使得硅芯片的验证和测试/制造环节成为了行业内的焦点问题。与可频繁更新修复的软件不同，硬件产品在出厂前必须达到极高的质量标准，因为一旦交付给用户，硬件往往无法像软件那样进行“打补丁”式的修复。斯坦福大学的EE 371课程——《测试与调试》由Intel公司的J. Stinson主讲，深入探讨了这一领域的关键议题。 我们要区分制造测试与验证的区别。制造测试关注的是批量生产的每个组件的可靠性，其核心是检测缺陷，确保高良率，如找出因制造缺陷导致无法正常工作的部件，并进行分类（例如频率分类），同时降低成本，特别是测试时间和测试设备的成本。而验证，或者说调试，主要是确认设计功能的正确性，包括逻辑功能（设计产生的逻辑输出是否正确）和电气功能（设计在不同的工艺、电压、温度和可靠性规格下能否正常工作）。 制造测试的目标是在尽可能低的成本下实现最高品质，质量始终是首要考虑因素。由于硅芯片通常无法像软件那样进行后期修补，设计周期可能长达6个月至6年，因此召回产品的代价极其高昂。尽管如此，降低成本仍然是一个重要的目标，因为测试时间直接影响到产能和吞吐量。当前，自动化测试设备的价格高达100万美元至1000万美元一台，而且测试成本正以惊人的速度增长。此外，多个测试插座会直接影响到测试时间和测试设备的成本。 制造过程中的缺陷是不可避免的，每一颗芯片都需要经过一套最小的诊断测试，以确保没有缺陷。典型的CPU目标是每百万颗中有500-1000个缺陷(DPM)，但这样的目标需要精细的测试策略来实现。测试工程师需要设计出既能有效检测缺陷，又能控制成本的测试方案。 验证阶段则更加侧重于逻辑和电气行为的验证，这涉及到使用各种仿真工具和测试平台，以模拟真实环境下的工作状态。设计师需要确保在所有可能的工作条件下，设计都能按照预期运行，同时要考虑到各种潜在的故障模式和错误注入，以提高产品的鲁棒性和可靠性。 此外，随着摩尔定律的推进，晶体管尺寸的不断缩小，带来了一系列新的挑战，如热管理、功耗控制以及新的失效模式。这些都对测试和验证流程提出了更高要求，需要更先进的测试技术，如模型辅助验证、静态时序分析和基于物理的测试方法。 《硅芯片测试与验证》涵盖了从设计验证到生产制造的全过程，强调了质量保证的重要性以及在成本控制与效率提升上的平衡。对于半导体行业的从业者来说，理解和掌握这些知识不仅有助于提高产品质量，还能为公司的竞争力提供有力保障。