隨著芯片性能的可靠性不斷提升，集成電路行業終于有機會與當今許多其他業務領域一樣，利用產品和技術的經驗數據，以提高整個電子系統價值鏈的效率與價值。為此，新思科技推出以數據分析驅動的芯片生命周期管理(SLM)平臺，通過收集芯片上各個階段的有用數據，并在其整個生命周期中對這些數據進行智能化分析，優化芯片生命周期中每個階段。

今天我們將從SLM的由來、定義、工作方式、優勢、挑戰、以及SLM與芯片的關系等更多角度，再一次對芯片生命周期管理這一概念進行深入分析。

從PLM到SLM

數十年來，各行各業的公司都是通過產品生命周期管理(PLM)工具來管理從生產初期到市場部署整個流程中的產品狀況。芯片作為底層技術，雖然與我們的日常生活息息相關，但專門針對芯片的管理流程卻直到最近幾年才提上日程。

SLM作為業內的新興概念，在過去幾年中正逐漸獲得業界認可。SLM基于成熟的PLM構建模塊，對半導體器件從設計開始、到制造、測試、交付至終端用戶系統這一全流程進行檢測和分析，旨在通過跨生命周期方法增強產品開發和部署的確定性。通過SLM平臺的檢測和分析，開發者能夠根據分析結果對芯片和終端用戶系統進行持續優化。

芯片生命周期管理的流程主要包括以下兩個階段：

在芯片設計環節加入傳感器、監視器等，從而能夠對設備生產以及實際性能進行深入分析

在設備的整個生命周期中收集和處理數據并進行分析，為設計、生產和客戶現場優化提供支持

通過SLM，開發者可以高效實踐“觀察、控制和優化”的理念。嵌入式監視器與傳感器收集和反饋的實時數據和參數，可直接轉化為對芯片系統的質量、性能和可靠性的提升。

由于SLM能夠對使用中的產品維護和故障情況進行預測，因此超大規模數據中心、消費電子和汽車等應用場景對SLM的使用青睞有加。

巨大的挑戰催生SoC創新模式

SLM的興起恰逢半導體行業發展的關鍵時刻。但開發者們同樣面臨著一系列挑戰。

首先，挑戰具有多米諾效應。新工藝節點使得同一顆芯片上晶體管的數量增加，這會導致制造流程可變性增加等一系列問題，對開發者來說挑戰越來越多。

制造可變性增加，意味著芯片開發者在設計時需要考慮更多惡劣情況，或是依賴傳感器和監控設備測量芯片的變化程度。此外，設計密度增加也會導致電流和功耗密度增加，降低節點電壓供電電平，使其更加不穩定，還會產生熱點。

現在，為了針對各種附加路由和跟蹤功能做出不同布局，芯片和系統變得更加復雜。越來越多的硬件和軟件在實際使用中不斷融合升級，需要妥善處理SoC設計對于環境刺激的反應以及對于不同工作負載需求的響應能力。這也會導致數據量增加，因此需要在生產的各個階段提高數據一致性。

這些挑戰增加了傳統芯片設計失敗的風險，推動了電路測試在制造和生產評估之外的需求。

為了應對當今日益增長的系統復雜性和性能需求，芯片開發者需要重新檢查芯片器件構建的各個步驟，增強芯片在整個生命周期內的可見性和可觀察性。

在設計中嵌入創新傳感器和結構，可以讓團隊獲得更加準確的數據，了解在生產測試期間如何篩選器件進行部署，以及器件如何對動態環境條件和刺激做出響應。團隊可以在整個測試和運營階段不斷精進數據分析，深入了解器件故障，從而能夠運用整個生命周期階段的可追蹤信息對問題進行根本原因診斷。

SLM通過提供更有深度的分析，可以解決傳統芯片設計必需要實現的變化，并將作為行業的最新模式持續引領行業發展。隨著發展勢頭日益強勁，SLM平臺需要保持靈活性、可擴展性，支持隨時間的推移輕松采用新的傳感器、監控器和數據源。

SLM能做到什么程度?

采用成熟的SLM平臺，芯片開發者可深度實現生命周期可見性，獲得充分分析結果，增進對芯片器件的控制機制，包括動態電壓頻率調整(DVFS)。這些特性相互結合，大大優化了電源器件操作和數據吞吐性能。

然而需要注意的是，部署單個產品或工具無法實現端到端的生命周期管理，因此需要集成各種SLM組件，確保實現特定應用的優勢。

例如，高容量消費應用可以利用SLM工具和流程，參照芯片的參數反饋，降低設計限制帶來的影響。這樣一來，就可以進行設計調整，提高統計異常數據和未來潛在故障器件的可見性。

在實時系統管理中，如果在整個片上處理器內核中部署，高顆粒熱傳感解決方案可以對超大規模數據應用的功耗性能進行優化。這對超大規模數據應用尤其關鍵，因為即使是再輕微的功耗降低也可在大型云服務器配置產生指數級的節能影響。熱傳感精度的小幅提高，可以讓每個處理器芯片每小時降低功耗不到一美分。雖然在芯片層面看上去并不明顯，但對于大型數據中心配置而言，這樣的小幅優化每年可以節省數百萬美元。考慮到服務器在生命周期內的運行成本高于初始購買價格，任何幅度的功耗降低都是有意義的。

在汽車應用中，對老化和劣化因素的持續評估(如用戶工況、熱應力和電源電壓應力)將為車載電子系統的維護和更新提供更具預測性的方法。如果這些系統對故障的預測性更強，可以考慮在設計中采用商業級芯片。雖然有些反直覺，但相比高成本的可靠系統而言，這樣可以縮減成本，提升確定性。

新思科技的SLM平臺行業領先

芯片數據的可見性對于設計和現場之間的回路閉環十分重要。新思科技推出了芯片生命周期管理系列，這是一款行業領先的SLM平臺，可在器件生命周期的各個階段優化芯片狀況。

SLM綜合平臺包含多個集成解決方案和功能：

廣泛的指標監測IP和訪問基礎設施可以收集芯片運行數據的方方面面。指標監測包括環境、結構監控器和測試結構。

一套全面的檢測集成和驗證流程，可直接連接至新思科技的Fusion RTL至GDSII 實施系統。

半導體制造分析引擎以及良率管理引擎，可優化運行效率，提升總體良率。

自主優化平臺，可自動實時提高計算系統性能。

新思科技的SLM平臺基于豐富的可見性、深度分析和集成自動化而構建，可為SoC團隊及其客戶提供更深層次的洞察力，從而優化芯片生命周期每一個階段。

未來，SoC架構師肯定會在設計、制造、和生產測試的各個階段融入SLM理念，從而對芯片實現端到端的生命周期管理，幫助公司在最先進的芯片技術出現時及時把握機會，為提高芯片設計效率和可預測性開辟道路。

審核編輯：湯梓紅