من القالب الجيد المعروف إلى النظام الجيد المعروف باستخدام UCIe IP

تتكون الأنظمة متعددة القوالب من عدة قوالب وظيفية متخصصة (أو شرائح صغيرة) يتم تجميعها في نفس الحزمة لإنشاء النظام الكامل. ظهرت أنظمة القوالب المتعددة مؤخرًا كحل للتغلب على تباطؤ قانون مور من خلال توفير مسار لتوسيع نطاق الوظائف في الشريحة المعبأة بطريقة يمكن تصنيعها بإنتاجية جيدة.

بالإضافة إلى ذلك، تتيح الأنظمة متعددة القوالب مرونة SKU للمنتج من حيث قياس الأداء لتتناسب مع احتياجات قطاعات السوق المختلفة، وتحسين عقدة العملية لكل وظيفة عن طريق مزج ومطابقة عقد العمليات المختلفة في نفس المنتج، ووقت أسرع للتسويق وتقليل المخاطر.

لتمكين كثافة توجيه أعلى من قالب إلى قالب ودعم حركة مرور عرض النطاق الترددي الأعلى بين القوالب، تطورت تقنية الحزم لإنشاء حزم جديدة ومتقدمة، استنادًا إلى وسيطات السيليكون (مع TSVs) أو جسور السيليكون، ومؤخرًا، طبقات إعادة التوزيع (RDL) ، fanouts وركائز HD.

يتمثل أحد الجوانب الرئيسية لنجاح الأنظمة متعددة القوالب في القدرة على ضمان قابلية اختبار النظام في مراحل مختلفة من التصنيع والتجميع، فضلاً عن ضمان التشغيل الموثوق به في الميدان. من خلال استخدام خطوات التجميع الإضافية وتقنيات الصدم والتعبئة الأكثر تعقيدًا، تتطلب الأنظمة متعددة القوالب إجراءات اختبار وموثوقية تتجاوز ما كان متطورًا للتصميمات المتجانسة.

يجب اختبار القوالب العارية والحزمة نفسها مسبقًا للتأكد من اكتشاف جميع القوالب أو العبوات المعيبة قبل تجميعها في العبوة. إذا تم اكتشاف القالب المعيب فقط بعد التجميع، فيجب التخلص من النظام متعدد القوالب بالكامل مما يؤثر بشكل خطير على التكلفة. تسمى عملية اختبار القوالب العارية باختبار القوالب الجيدة المعروفة (KGD).

تختلف عملية التجميع نفسها باختلاف تقنية التغليف المحددة. على سبيل المثال، لا تسمح تقنيات الشريحة الأولى، حيث يتم وضع القوالب أولاً ويتم إنشاء التوصيل البيني فوقها، باختبار "الحزمة الجيدة المعروفة"، مما قد يؤدي إلى إلغاء القوالب الجيدة إذا كان التوصيل البيني معيبًا. من ناحية أخرى، في تقنيات الشريحة الأخيرة، حيث يتم بناء الوصلة البينية بشكل منفصل ويتم تجميع القوالب فوقها، تتيح الاختبار المسبق للحزمة قبل التجميع، مما يقلل من احتمالية إلغاء القوالب الجيدة.

يمكن تقسيم حل قابلية اختبار النظام متعدد القالب إلى عدة جوانب:

1. تغطية الاختبار للكتل الفردية داخل القالب
2. تغطية الاختبار للفرد يموت (يموت عارية)
3. اختبار النظام المجمع (مع تغطية القالب للموت)
4. الوصول إلى نسيج الاختبار في القوالب العارية
5. الوصول الهرمي إلى اختبار النسيج بعد التجميع

توضح هذه المقالة فوائد حل قابلية الاختبار الشامل الذي يعزز UCIe IP لضمان موثوقية النظام متعدد القوالب.

DFT لواجهة UCIe

يتم تحقيق حل تغطية اختبار عالي لواجهة UCIe من خلال تطبيق ميزات قابلية اختبار واسعة النطاق في UCIe IP لإخراج القوالب المعيبة في مرحلة اختبار القالب العاري. بعض الميزات تشمل:

1. سلاسل المسح التي تغطي جميع الدوائر الرقمية المصنعة
2. وظيفة BIST مخصصة للكتلة
3. وظيفة الاسترجاع المضمنة للاختبار الذاتي (BIST) التي تغطي سلسلة الإشارة الكاملة حتى دبوس الإدخال/الإخراج
4. التسلسل الثنائي العشوائي الزائف القابل للبرمجة (PRBS) ومولدات ونماذج اختبار محددة من قبل المستخدم
5. حقن الخطأ للقضاء على التمريرات الخاطئة

بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تساعد وظيفة توسيع التغطية إلى رابط القالب، بعد تجميع العبوة، في تحقيق مستوى عالٍ من تغطية الاختبار، بما في ذلك:

1. وظيفة استرجاع BIST للجانب البعيد (القالب للموت).
2. رابط الموت للموت BIST
3. هامش العين ثنائي الأبعاد لتحليل الهوامش
4. وظيفة اختبار وإصلاح لكل حارة

اختبار وإصلاح UCIe

تعمل الحزم المتقدمة على تمكين التوجيه عالي الكثافة من خلال الاهتزازات الدقيقة الدقيقة والتوجيه على السيليكون أو متداخلات RDL. أثناء عملية التجميع، قد لا يتم تشكيل بعض الوصلات الصغيرة بشكل جيد وقد تتعطل. توفر UCIe القدرة على اختبار هذه التوصيلات وإصلاحها بعد التجميع بطريقة تستعيد خسارة الإنتاجية المحتملة.

يتم تنفيذ اختبار وإصلاح UCIe أثناء اختبار الإنتاج وعند تهيئة الارتباط. في مرحلة الاختبار، يتم فحص كل رابط فردي بحثًا عن العيوب بسرعة بطيئة. يتم إصلاح الروابط المعيبة عن طريق إعادة توجيه البيانات إلى الروابط الاحتياطية المحددة مسبقًا بواسطة معيار UCIe.

تتضمن تكوينات UCIe التي تستهدف الحزم المتقدمة ما يصل إلى 8 دبابيس احتياطية لكل اتجاه (TX وRX) لتمكين إصلاح جميع الروابط الوظيفية:

1. أربعة دبابيس احتياطية لإصلاح دبابيس البيانات، 2 دبابيس لكل مجموعة مكونة من 32 دبوس بيانات
2. دبوس احتياطي واحد للساعة والساعات وإصلاح دبوس المسار
3. ثلاثة دبابيس احتياطية، لكل منها دبوس صالح، ودبوس بيانات النطاق الجانبي، وإصلاح دبوس بيانات الساعة

يتم تنفيذ الاختبار والإصلاح في حالة عدم وجود حركة مرور صالحة على رابط القالب للموت. بعد اكتمال الإصلاح وتهيئة الارتباط، يُفترض أنه جيد ويمكن تمرير حركة المرور دون مشاكل. يتم تخزين تكوين PHY الناتج، والذي يسمى توقيع إصلاح PHY، في السجلات الداخلية في كلا طرفي الارتباط.

قد يؤثر تدهور خصائص الصدمات الدقيقة أثناء التشغيل، بسبب التقادم أو غيره، على أداء الارتباط. سيتم اكتشاف ذلك على مستوى البروتوكول من خلال زيادة معدل الخطأ في البتات (BER)، أو، الأسوأ، من خلال فقدان البيانات. وفي هذه الحالة، من المتوقع أن يتم مقاطعة الارتباط وتنفيذ خطوة جديدة للاختبار والإصلاح.

ومع ذلك، فإن بعض التطبيقات لديها متطلبات صارمة فيما يتعلق باستمرارية حركة المرور على الوصلة الجاهزة - فهي لا تستطيع تحمل انقطاع حركة المرور أثناء التشغيل. في هذه الحالات، يضيف حل قابلية الاختبار أجهزة مراقبة سلامة الإشارة (SIM) إلى كل طرف مستقبل UCIe.

الشكل 1: إصلاح الارتباط باستخدام الروابط الاحتياطية المضمنة.

أجهزة مراقبة سلامة الإشارة

شاشات SIM عبارة عن كتل صغيرة مدمجة في جهاز الاستقبال. إنهم يستشعرون باستمرار الإشارة عند طرف الاستقبال، أثناء التشغيل العادي، لتحديد الاختلافات في خصائص الإشارة التي يمكن أن تؤثر على أداء الارتباط أو تشير إلى أن الارتباط لم يعد سليمًا وقد ينكسر في المستقبل القريب.

يتم جمع البيانات التي تم جمعها بواسطة أجهزة الاستشعار الفردية في وحدة تحكم المراقبة والاختبار والإصلاح (MTR)، خارج الواجهة، لمزيد من المعالجة. يمكن أن يوفر تجميع البيانات من روابط UCIe المتعددة رؤى فورية حول صحة النظام متعدد القوالب وتمكين الصيانة التنبؤية للارتباطات.

إذا كان من المتوقع أن يتعرض رابط معين لخطر الخلل من خلال هذا الإجراء، فيمكن تعطيله وإعادة توجيه البيانات إلى أحد الروابط الاحتياطية، مع الاستفادة من آلية إصلاح UCIe PHY، حتى بدون انقطاع حركة المرور.

الشكل 2: حل مراقبة الصحة لروابط UCIe.

تسريع وقت الاستيقاظ

في حين أنه من المفترض أن يكون نمط حركة المرور لمعظم حالات استخدام الواجهة المكتملة، على سبيل المثال في تقسيم الخادم أو تغيير حجمه، مستقرًا أثناء التشغيل، إلا أنه في بعض حالات الاستخدام قد تظهر حركة المرور سلوكًا متتابعًا. في مثل هذه الحالات، من المستحسن إدخال الواجهة في وضع الطاقة المنخفضة لتوفير الطاقة أثناء عدم وجود حركة مرور. يمكن تسريع إعادة تهيئة الارتباط عن طريق تجنب عملية الاختبار والإصلاح والاعتماد على توقيع إصلاح UCIe PHY الذي تم إنشاؤه أثناء تهيئة PHY السابقة.

يمكن توسيع هذا المفهوم ليشمل المواقف التي يتم فيها إيقاف تشغيل القالب بالكامل. في هذه الحالات، يتم استرداد توقيع إصلاح PHY من PHY ويتم تخزينه على ذاكرة دائمة جاهزة للاستخدام (eFuse أو flash). يمكن للذاكرة تخزين توقيعات متعددة، تغطي حالات أو شروط استخدام مختلفة، مما يتيح مرونة إضافية للمستخدم.

تسريع اختبار القالب باستخدام UCIe

وقت الاختبار هو سلعة باهظة الثمن. من الممكن تسريع وقت الاختبار عن طريق تقسيم استراتيجية الاختبار بشكل هرمي لإجراء اختبارات لقوالب مختلفة بالتوازي. يمكن توسيع التسلسل الهرمي عبر قوالب متعددة في نظام متعدد القوالب من خلال ربط البنية التحتية للاختبار للقالبين بشكل هرمي. يسمح هذا النهج بالوصول إلى جميع القوالب في النظام متعدد القوالب من واجهة اختبار JTAG واحدة (أو ما شابه) في القالب الرئيسي.

في كثير من الأحيان، يكون تحديد وقت الاختبار هو الوقت المناسب لتحميل أو قراءة متجهات الاختبار في القالب. يمكن أن تصبح واجهات JTAG بمثابة عنق الزجاجة للسرعة. للتغلب على هذا القيد، يمكن للمصممين استخدام الواجهات عالية السرعة الموجودة مثل PCI Express (PCIe) أو USB، وما إلى ذلك كواجهات لمعدات الاختبار. يتم تجميع متجهات الاختبار والأوامر لتلك الواجهة ويتم فك حزمها على القالب أثناء مرحلة اختبار الإنتاج.

لا تحتوي العديد من القوالب على واجهة عالية السرعة، ومع ذلك، يمكن استخدام واجهة UCIe die-to-die، أثناء الاختبار، لنقل ناقلات الاختبار الكبيرة والأوامر بين القوالب بسرعة عالية. تعمل واجهة UCI die-to-die على توسيع الوصول إلى DFT عالي السرعة عبر نظام القالب المتعدد الكامل دون زيادة عدد المسامير، وهو أمر مهم بشكل خاص لوحدات الإدخال والإخراج والقوالب المحدودة المساحة.

نبذة عامة

إلى جانب واجهة UCIe die-to-die، فإن القاسم المشترك الذي يتيح كل ميزات تحسين الاختبار والموثوقية هذه هو نسيج اختبار وإصلاح ومراقبة يمكنه توصيل جميع الكتل الداخلية. يمتد نسيج الاختبار والإصلاح والمراقبة إلى القوالب المختلفة في النظام متعدد القوالب، مما يوفر بنية أساسية هرمية منظمة تحقق الوظائف المهمة التالية:

1. يدير اختبار القوالب الفردية في نظام القالب المتعدد
2. تحسين جدولة الاختبار لتقليل وقت الاختبار
3. يدعم الوصول إلى الاختبار عالي السرعة عبر القوالب، عبر واجهة UCIe
4. يجمع المعلومات من واجهات مراقبة الصحة المضمنة في واجهة UCIe ويتيح المزيد من المعالجة على مستوى النظام
5. يدير تخزين توقيع إصلاح PHY في ذاكرة غير متطايرة
6. و اكثر

توفر Synopsys حلاً شاملاً وقابلاً للتطوير لنظام متعدد القوالب، بما في ذلك EDA وIP، لتحقيق تكامل سريع غير متجانس. للحصول على اتصال آمن وموثوق، تقدم Synopsys وحدة تحكم UCIe كاملة وPHY وحل التحقق من IP. كجزء من عائلة Synopsys SLM & Test، يتوفر حل UCIe كامل للمراقبة والاختبار والإصلاح (MTR) جنبًا إلى جنب مع حل STAR Hierarchical System (SHS). يشتمل حل MTR على مراقبة سلامة الإشارة لقياس جودة الإشارة على ممرات UCIe، وBIST للاختبار الذاتي، ومنطق الإصلاح لتخصيص الممرات الزائدة بينما يعمل حل SHS كنسيج اتصال يدعم معايير الصناعة IEEE 1687 وIEEE 1149.1 وIEEE 1838. واجهات. يتيح هذا الحل الكامل المراقبة الصحية الفعالة والفعالة من حيث التكلفة لـ UCIe خلال جميع مراحل دورة حياة السيليكون، وهو أمر بالغ الأهمية للتشغيل الموثوق للأنظمة متعددة القوالب.

الموارد:

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• أفلاطونايستريم. ذكاء بيانات Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• سك المستقبل مع أدرين أشلي. الوصول هنا.
• شراء وبيع الأسهم في شركات ما قبل الاكتتاب مع PREIPO®. الوصول هنا.
• المصدر https://semiengineering.com/from-known-good-die-to-known-good-system-with-ucie-ip/