ממות ידועות טובות למערכת טובה ידועה עם UCIe IP

מערכות מרובות קוביות מורכבות ממספר קוביות פונקציונליות מיוחדות (או chiplets) המורכבות באותה חבילה כדי ליצור את המערכת השלמה. מערכות ריבוי קוביות צצו לאחרונה כפתרון להתגבר על ההאטה של ​​חוק מור על ידי מתן נתיב להגדלת הפונקציונליות בשבב הארוז באופן שניתן לייצור עם תשואה טובה.

בנוסף, מערכות ריבוי קוביות מאפשרות גמישות של מק"ט מוצר במונחים של קנה מידה של ביצועים כדי להתאים לצרכים של פלחי שוק שונים, אופטימיזציה של צומת התהליך לכל פונקציה על ידי שילוב והתאמת צמתי תהליך שונים באותו מוצר, זמן מהיר יותר לשוק וסיכון נמוך יותר.

כדי לאפשר צפיפות ניתוב גבוהה יותר למות למוות ולתמוך בתעבורה ברוחב פס גבוה יותר בין קוביות, טכנולוגיית החבילה התפתחה ליצירת חבילות חדשות ומתקדמות, המבוססות על מתערבות סיליקון (עם TSVs) או גשרי סיליקון, ולאחרונה, שכבות חלוקה מחדש (RDL) , fanouts ומצעי HD.

היבט מרכזי להצלחתן של מערכות מרובות מתים הוא היכולת להבטיח יכולת בדיקה של המערכת בשלבים שונים של ייצור והרכבה, כמו גם הבטחת פעולה אמינה בשטח. על ידי שימוש בשלבי הרכבה נוספים וטכנולוגיות חבטות ואריזה מורכבות יותר, מערכות מרובות קוביות דורשות נהלי בדיקה ואמינות שחורגים ממה שהיה עדכני עבור עיצובים מונוליטיים.

יש לבדוק מראש את התבנית העירומה ואת האריזה עצמה כדי לוודא שכל הקוביות הפגומות או האריזות הפגומות מזוהות לפני שהן מורכבות באריזה. אם מתגלה קובייה פגומה רק לאחר ההרכבה, יש לבטל את המערכת השלמה מרובת קוביות עם השפעה רצינית על העלות. תהליך בדיקת מתים עירומים נקרא בדיקת ידועים טובים (KGD).

תהליך ההרכבה עצמו משתנה עם טכנולוגיית האריזה שנבחרה. לדוגמה, טכנולוגיות chip-first, שבהן קוביות ממוקמות ראשונות והקישוריות בנויה עליהן, אינן מאפשרות בדיקת "חבילה ידועה-טובה", שעלולה לגרום לגריסת קוביות טובות אם החיבור פגום. מאידך, בטכנולוגיות עמידות לשבבים, שבהן החיבור בנוי בנפרד ומורכבות עליו קוביות, מאפשרות בדיקה מוקדמת של החבילה לפני ההרכבה, ומפחיתה את ההסתברות לגריטה של ​​קוביות טובות.

ניתן לחלק את פתרון הבדיקה של מערכת מרובת המות למספר היבטים:

1. בדיקת כיסוי של בלוקים בודדים בתוך הקובייה
2. כיסוי בדיקה של מתים בודדים (מתות עירומות)
3. בדיקה של המערכת המורכבת (עם כיסוי למוות)
4. גישה לבד הבדיקה במות עירום
5. גישה היררכית למארג בדיקה לאחר הרכבה

מאמר זה מתאר את היתרונות של פתרון בדיקה מקיף הממנף את UCIe IP כדי להבטיח אמינות מערכות מרובות.

DFT עבור ממשק UCIe

פתרון כיסוי בדיקה גבוה עבור ממשק UCIe מושג על ידי הטמעת תכונות בדיקה נרחבות ב-UCIe IP לניתוב קוביות פגומות בשלב בדיקת הקוביות העירומות. חלק מהתכונות כוללות:

1. סרוק שרשראות המכסות את כל המעגלים הדיגיטליים המסונתזים
2. פונקציונליות BIST ספציפית לבלוק ייעודי
3. פונקציונליות בדיקה עצמית מובנית (BIST) המכסה את שרשרת האותות השלמה עד לפין ה-IO
4. רצף בינארי פסאודו אקראי (PRBS) ותבניות בדיקה המוגדרות על ידי משתמש גנרטורים ודמקות
5. הזרקת שגיאה כדי למנוע מעברים שווא

בנוסף, פונקציונליות להרחבת הכיסוי לקשר למות למוות, לאחר הרכבת החבילה יכולה לעזור להשיג רמה גבוהה של כיסוי בדיקה, כולל:

1. פונקציונליות לולאה של BIST בצד הרחוק (למות עד למות).
2. למות קישור BIST
3. שוליים דו מימדיים לניתוח שוליים
4. פונקציונליות בדיקה ותיקון לפי נתיב

בדיקה ותיקון של UCIe

חבילות מתקדמות מאפשרות ניתוב בצפיפות גבוהה עם מיקרו-חבטות עדינות וניתוב בסיליקון או RDL interposers. במהלך תהליך ההרכבה, ייתכן שחלק מחיבורי ה-micro-bump לא ייווצרו היטב ועלולים להתקלקל. UCIe מציעה את היכולת לבדוק ולתקן את החיבורים הללו לאחר ההרכבה באופן שמשחזר את אובדן התשואה הפוטנציאלי.

בדיקה ותיקון UCIe מבוצעים במהלך בדיקת הייצור ובעת אתחול הקישור. בשלב הבדיקה כל קישור בודד נבדק לאיתור פגמים במהירות איטית. קישורים פגומים מתוקנים על ידי ניתוב מחדש של נתונים לקישורים רזרביים המוגדרים מראש בתקן UCIe.

תצורות UCIe המכוונות לחבילות מתקדמות כוללות עד 8 פינים רזרביים לכל כיוון (TX ו-RX) כדי לאפשר תיקון של כל הקישורים הפונקציונליים:

1. ארבעה פינים רזרביים לתיקון פיני נתונים, 2 פינים לכל קבוצה של 32 פיני נתונים
2. פין חילוף אחד לשעון ושעונים ותיקון סיכת מסלול
3. שלוש פינים רזרביים, כל אחד עבור פינים חוקיים, פין נתונים פס צד וסיכת נתוני שעון

ביצוע הבדיקה והתיקון מתרחשים כאשר אין תעבורה חוקית על הקישור למות. לאחר השלמת התיקון ואתחול הקישור, ההנחה היא שהוא טוב וניתן להעביר תעבורה ללא בעיות. תצורת ה-PHY המתקבלת, הנקראת חתימת תיקון PHY, מאוחסנת באוגרים פנימיים בשני קצוות הקישור.

השפלה, עקב הזדקנות או אחרת, של מאפייני מיקרו-גבשושית במהלך הפעולה עלולה להשפיע על ביצועי הקישור. זה יזוהה ברמת הפרוטוקול על ידי עלייה בשיעור שגיאות סיביות (BER) או, גרוע מכך, על ידי אובדן נתונים. במקרה כזה, הקישור צפוי להיקטע ולבצע שלב בדיקה ותיקון חדש.

עם זאת, לחלק מהיישומים יש דרישות מחמירות במונחים של המשכיות של תנועה על הקישור למות - הם לא יכולים לסבול הפרעה לתנועה במהלך הפעולה. עבור מקרים אלה, פתרון לבדיקת התאמה מוסיף צגי תקינות אותות (SIM) לכל פין מקלט UCIe.

איור 1: תיקון קישורים באמצעות קישורים מובנים.

צגי תקינות האותות

מסכי SIM הם בלוקים קטנים המוטבעים על המקלט. הם חשים כל הזמן את האות בפין המקלט, במהלך פעולה רגילה, כדי לזהות שינויים במאפייני האות שיכולים להשפיע על ביצועי הקישור או להצביע על כך שהקישור אינו בריא יותר ועלול להישבר בעתיד הקרוב.

הנתונים שנאספים על ידי החיישנים הבודדים נאספים בבקר ניטור, בדיקה ותיקון (MTR), מחוץ לממשק, להמשך עיבוד. צבירת הנתונים ממספר קישורי UCIe יכול לספק תובנות מיידיות לגבי תקינות המערכת מרובת המות ולאפשר תחזוקה חזויה של קישורים.

אם חיזוי של קישור ספציפי נמצא בסכנת תקלה באמצעות הליך זה, ניתן להשבית אותו ולנתב מחדש את הנתונים לאחד מקישורי החילוף, תוך מינוף מנגנון התיקון של UCIe PHY, אפילו ללא הפרעה לתעבורה.

איור 2: פתרון ניטור בריאות עבור קישורי UCIe.

האצת זמן ההתעוררות

בעוד שדפוס התעבורה עבור רוב מקרי השימוש בממשק למות, למשל בפיצול שרתים או שינוי קנה מידה, הוא יציב במהלך הפעולה, במקרים מסוימים התעבורה עשויה להפגין התנהגות מתפרצת. במקרים כאלה, רצוי להביא את הממשק למצב צריכת חשמל נמוכה כדי לחסוך בחשמל בזמן שאין תנועה. ניתן להאיץ את האתחול מחדש של הקישור על ידי הימנעות מתהליך הבדיקה והתיקון והסתמכות על חתימת התיקון של UCIe PHY שנוצרה במהלך אתחול ה-PHY הקודם.

אפשר להרחיב את הרעיון הזה למצבים שבהם הקובייה מושבתת לחלוטין. במקרים אלה, חתימת התיקון של PHY מאוחזרת מה-PHY ומאוחסנת בזיכרון קבוע (eFuse או flash). הזיכרון יכול אולי לאחסן חתימות מרובות, המכסה מקרי שימוש או תנאים שונים, מה שמאפשר גמישות נוספת למשתמש.

האצת בדיקות קוביות עם UCIe

זמן מבחן הוא מצרך יקר. ניתן להאיץ את זמן הבדיקה על ידי חלוקת אסטרטגיית הבדיקה באופן היררכי כדי להריץ בדיקות של קוביות שונות במקביל. ניתן להרחיב את ההיררכיה על פני קוביות מרובות במערכת מרובת קוביות על ידי חיבור תשתית הבדיקה של שני הקוביות באופן היררכי. גישה כזו מאפשרת גישה לכל הקוביות במערכת מרובת הקוביות מממשק בדיקה בודד של JTAG (או דומה) בתבנית הראשית.

לעתים קרובות, המגבלה של זמן הבדיקה היא הזמן לטעון או לקרוא את וקטורי הבדיקה לתוך הקוביות. ממשקי JTAG יכולים להפוך לצוואר בקבוק מהירות. כדי להתגבר על מגבלה זו, מתכננים יכולים להשתמש בממשקים קיימים במהירות גבוהה כגון PCI Express (PCIe) או USB וכו' כממשקים לציוד הבדיקה. וקטורי בדיקה ופקודות מנותקים עבור ממשק זה ומפורקים על הקובייה במהלך שלב בדיקת הייצור.

לקוביות רבות אין ממשק במהירות גבוהה, עם זאת, ניתן להשתמש בממשק UCIe למות למות, במהלך הבדיקה, להעברת וקטורי בדיקה גדולים ופקודות בין קוביות במהירות גבוהה. ממשק UCI die-to-die מרחיב את גישת ה-DFT המהירה על פני המערכת השלמה של ריבוי ה-dies מבלי להגדיל את מספר הפינים, וזה חשוב במיוחד עבור IO ו-dies מוגבלות באזור.

<br> סיכום

מלבד ממשק UCIe die-to-die, המכנה המשותף המאפשר את כל תכונות הבדיקה ושיפור האמינות הללו הוא מארג בדיקה, תיקון וניטור שיכול לחבר את כל הבלוקים הפנימיים. מארג הבדיקה, התיקון והניטור משתרע על פני המתנות השונות במערכת מרובת המות, ומספק תשתית היררכית מובנית המשיגה את הפונקציות החשובות הבאות:

1. מנהל את הבדיקה של המתים הבודדים במערכת מרובת המות
2. מייעל את תזמון הבדיקות כדי לצמצם את זמן הבדיקה
3. תומך בגישה המהירה לבדיקה על פני המות, דרך ממשק UCIe
4. אוסף מידע מממשקי ניטור הבריאות המוטמעים בממשק UCIe ומאפשר עיבוד נוסף ברמת המערכת
5. מנהל את האחסון של חתימת התיקון של PHY בזיכרון לא נדיף
6. ועוד

Synopsys מספקת פתרון מערכת מרובת מתים מקיף וניתן להרחבה, כולל EDA ו-IP, לאינטגרציה הטרוגנית מהירה. לקישוריות מאובטחת ואמינה למות, Synopsys מציעה פתרון UCIe Controller, PHY ו-Verification IP מלא. כחלק ממשפחת Synopsys SLM & Test, פתרון UCIe ניטור, בדיקה ותיקון (MTR) מלא זמין יחד עם פתרון מערכת היררכית STAR (SHS). פתרון ה-MTR כולל מוניטור שלמות האות למדידת איכות האות בנתיבי UCIe, BIST לבדיקה עצמית, והיגיון תיקון להקצאת נתיב מיותר בעוד שפתרון ה-SHS משמש כמארג הקישוריות התומך בתקן התעשייה IEEE 1687, IEEE 1149.1 ו-IEEE 1838 ממשקים. פתרון שלם זה מאפשר ניטור בריאות יעיל וחסכוני של UCIe במהלך כל שלבי מחזור החיים של הסיליקון, שהוא קריטי לפעולה אמינה של מערכות מרובות מתות.

משאבים:

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• הטבעת העתיד עם אדריאן אשלי. גישה כאן.
• קנה ומכירה של מניות בחברות PRE-IPO עם PREIPO®. גישה כאן.
• מקור: https://semiengineering.com/from-known-good-die-to-known-good-system-with-ucie-ip/