當(dāng)前電子產(chǎn)品最重要的趨勢之一是收集和分析大數(shù)據(jù)，以獲得成本、功耗、性能和可靠性方面的優(yōu)勢。這在芯片開發(fā)流程中變得越來越普遍。例如，從模擬回歸中收集的數(shù)據(jù)可以幫助調(diào)試和達(dá)到覆蓋率目標(biāo)。機(jī)器學(xué)習(xí) （ML） 使用許多通過實現(xiàn)（邏輯綜合和布局）工具的結(jié)果來優(yōu)化設(shè)計的功耗、性能和面積 （PPA） 特性。現(xiàn)在，在項目的硅前階段，數(shù)據(jù)在多個點被挖掘和利用，但直到最近，一旦芯片被制造出來，這個過程就停止了。隨著設(shè)計人員向硅添加結(jié)構(gòu)，在芯片啟動、生產(chǎn)測試和現(xiàn)場最終產(chǎn)品中的部署期間提供反饋，這種情況正在迅速改變。

如果芯片會說話，他們能告訴制造它們的公司什么？首先，數(shù)據(jù)可能表明芯片可以在降低的電壓下運(yùn)行，同時仍能實現(xiàn)相同的性能。這具有明顯而有價值的好處。較低的電壓對硅的壓力較小，并可能延長產(chǎn)品壽命和可靠性。更少的電力意味著更低的使用最終產(chǎn)品的成本，減少發(fā)電和冷卻，并減少對環(huán)境的影響。片上系統(tǒng) （SoC） 設(shè)計中使用的動態(tài)電壓和頻率調(diào)節(jié) （DVFS） 技術(shù)提供了更多節(jié)能機(jī)會。數(shù)據(jù)分析可以為如何改變電壓和時鐘速率以優(yōu)化生產(chǎn)使用中的性能和功耗提供有價值的指導(dǎo)。

來自現(xiàn)場的反饋可能會導(dǎo)致更好的測試模式，以提高制造質(zhì)量或更有效地分箱零件。來自現(xiàn)場和芯片測試的見解可能會帶來更好的故障預(yù)測和長期可靠性。這些數(shù)據(jù)可能會在開發(fā)流程中提供更遠(yuǎn)的好處，改進(jìn)未來幾代芯片的設(shè)計變體。來自許多芯片的參數(shù)化現(xiàn)場數(shù)據(jù)可實現(xiàn)更精確的電路模型，這些模型與實際硅更好地相關(guān)。芯片可以設(shè)計為具有更好的DVFS功能和PPA優(yōu)化。確實有很多機(jī)會使用芯片“傳達(dá)”的信息來學(xué)習(xí)和改進(jìn)。

如今，通過在制造芯片中加入路徑裕量監(jiān)控器（PMM）IP單元，可以獲得所有這些優(yōu)勢。PMM 單元在芯片以任務(wù)模式運(yùn)行時，以非侵入式方式提供硅狀態(tài)的細(xì)粒度可觀察性。它們測量實際功能路徑的延遲，而不會影響任務(wù)邏輯的操作。這使得它們與環(huán)形振蕩器和過程、電壓和溫度（PVT）監(jiān)測器完全互補(bǔ)，后者測量環(huán)境參數(shù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)。每個PMM單元選擇來自功能路徑的信號作為其輸入。從附近的信號集合中進(jìn)行選擇，可以在多個功能路徑之間共享一個PMM。這些路徑應(yīng)具有較高的切換速率，并且類似于關(guān)鍵路徑或包含易受時間推移而降級的設(shè)備。所選信號被鎖存到陰影觸發(fā)器中，并通過一系列延遲元件饋送。

在延遲鏈的每個階段，將路徑裕量與陰影觸發(fā)器進(jìn)行比較。經(jīng)過一系列比較后，可以通過檢測捕獲觸發(fā)器的故障點來確定裕量。從芯片上的許多路徑收集測量值，可以全面了解時序裕量。由于局部熱點，芯片的不同區(qū)域可能表現(xiàn)不同，并且由于電壓和溫度變化，單個路徑的測量值可能會隨著時間的推移而變化。許多芯片的測量顯示了工藝變化的影響。所有這些不同的數(shù)據(jù)都必須在現(xiàn)場收集，在某種中央樞紐中收集，并進(jìn)行智能分析，以獲得前面提到的那種見解和優(yōu)化。將路徑裕量數(shù)據(jù)與其他類別的傳感器（如環(huán)境或功能傳感器）相結(jié)合，可以打開一個用例領(lǐng)域。

Synopsys SiliconMAX 硅生命周期管理 （SLM） 平臺具備提供 PMM 解決方案的所有功能。其中包括 SiliconMAX 路徑裕量監(jiān)控 IP，用于測量測試或現(xiàn)場真實路徑的時序裕量，以及 Synopsys SiliconDash，用于在云中執(zhí)行分析并根據(jù)收集的數(shù)據(jù)提供見解。該解決方案提供了多種功能，可自動使用 PMM IP，并將其用于芯片開發(fā)、測試和現(xiàn)場。在PMM插入過程中，PMM單元被系統(tǒng)地放置在芯片上，以精細(xì)的物理分辨率精確捕獲硅的狀態(tài)。該流程還插入了一個 PMM 控制器來管理多組 PMM 單元的配置和數(shù)據(jù)收集，并為配置和結(jié)果添加內(nèi)部存儲器存儲。控制器具有掃描鏈橋、用于芯片測試期間訪問的 IEEE 1500 接口和用于現(xiàn)場訪問的 APB 接口。

對芯片內(nèi)的運(yùn)營利潤有更大的可見性和洞察力，這有巨大的好處。在先進(jìn)的技術(shù)節(jié)點上，設(shè)備之間和模具之間的工藝差異增加。此外，隨著導(dǎo)線電阻和晶體管特性隨著時間的推移而變化，老化正成為一個主要的可靠性問題。深入了解硅是監(jiān)控和跟蹤技術(shù)和老化對時序裕量影響的唯一方法。路徑裕量監(jiān)控方法是一種成熟的方法，可根據(jù)實際可用裕量最大限度地提高性能和功耗。

審核編輯：郭婷