ATK – אוטומציה מורכבת של תהליכי IR Drop ו-Electro Migration, בדגש על דיוק בתוצאות, חיסכון בזמן ריצה ונוחות השימוש

בשנים האחרונות, נדרשים מתכנני מעגלים לדחוף ביצועים לקצה, וכל זאת תחת לחץ של זמני פיתוח קצרים ועלויות מינימליות. הדרישה לביצועים מביאה להקטנת טכנולוגית יצור השבבים, לעליה במספר הספקים, וכפועל יוצא לסיבוכיות הולכת וגדלה של בדיקות כגון יעלות ספקים מבחינת IR Drop ו-Electro Migration. לאחרונה, פיתחתי כלי חדשני – (Analog Test Kit) – אשר פותר את הקשיים האמורים, בצורה אוטומטית, פשוטה ויעילה.
מה זה ATK?
ה-ATK הוא כלי מבוסס JAVA, אשר פיתחתי, תוך הישענות על ניסיונם של מהנדסים ותיקים בתעשיית הסיליקון. ה-ATK מאפשר להריץ כל Design אנלוגי בצורה קלה ויעילה לבדיקות של
IR/EM, מצויד ב-GUI מתקדם (ראו איור 1), אשר מעניק חווית משתמש מהירה ונוחה. ה-ATK נועד לשלוט בכלי נוסף של
ANSYS – Totem.
ה-ATK מעביר ל-Totem באוטומציה חכמה פרמטרים כגון Spice Models, GDS/DSPF Mappings ,Technology ועוד. תהליך אוטומטי זה מתרחש ללא כל התערבות מצד המשתמש, ובסופו מציג ה-Totem מפת IR/EM על גבי קנבס המאובזר באפשרויות Debugging לפתירת הבעיות שאותרו.
ה-ATK משתלב כחלק ממערך הבדיקות של מרבית החברות המובילות בעולם בתחום הסיליקון, ביניהן Marvel ,Intel ,SanDisk ועוד.

מהם סוגי האנליזות שניתן לבצע באמצעות ה-ATK?
GDS2IR () – ניתן לשלוח בקלות כל GRID לבדיקה של IR/EM ראשוני. במסגרת בדיקה ראשונית זו, מספק המשתמש את המידע הנדרש בדבר אזורי צריכת הזרם על גבי ה-Layout. באמצעות בדיקה זו ניתן למקם בלוקים על גבי ה-Top Level, ולבדוק את יעילות הספקים.
הנתונים שסומנו על ידי המשתמש אודות צריכת הזרם, ממופים לצרכני זרם על ידי ה-ATK. לאחר מכן, נתונים אלה מגיעים ל-Totem אשר מבצע Extraction ל-GDS, ומייצר תוצאות IR/EM על גבי קנבס בעל אפשרויות Debug גבוהות.
ניתן לבצע שינויים במיקומם של הבלוקים באופן דינמי ולראות את השפעת המיקום על תוצאות הבדיקה הראשונית, המשמשת לתכנון נכון של ה-GRID (ראו איור 2).
(DC) – בפני המשתמש ניצבות שתי חלופות לביצוע ריצה סטטית בזרם קבוע (DC):
החלופה הראשונה היא ביצוע ריצה סטטית באמצעות סימון אזורי צריכת הזרם על גבי ה-Layout. היה והמשתמש ייבחר בחלופה זו, ה-ATK יחלק את הזרם לפי W/L של הטרנזיסטורים שסומנו. כך למשל, היה וסומנו שני טרנזיסטורים בצריכה X – צורך הטרנזיסטור הגדול מבין השניים זרם גבוה יותר מזה הנצרך על ידי הטרנזיסטור הקטן יותר. חלוקה זו היא חלוקת זרם דינמית בין סך כל הטרנזיסטורים המסומנים על גבי ה-Layout. נתונים אלה מגיעים ל-Totem, אשר מבצע Extraction ל-GDS ומייצר תוצאות IR/EM על גבי קנבס בעל אפשרויות Debug גבוהות. אם כן, חלופה זו מאפשרת הרצת אנליזה ללא שימוש בסימולציית Spice. יתרונה של חלופה זו הוא קבלת אנליזה מהירה מאוד, הספקת תוצאות טובות, וכן אבחון בעיות רבות על גבי ה-Design (ראו איור 3).
החלופה השנייה היא ביצוע ריצה סטטית בעזרת סימולציית Spice ו-Test Bench, המסופקים על ידי המשתמש. ניתן להריץ את סימולציית ה- Spice במצב של DCOP ולחלופין במצב של Transient; היה והמשתמש יבחר לבצע סימולציה סטטית בעזרת סימולציית Transient, ה-ATK ימצע את הזרמים.
(Transient) – ניתן לבצע ריצה דינמית מבוססת סימולציית Spice, אשר במסגרתה מספק המשתמש את ה-Spice Netlist & Test Bench, GDS ו-DSPF. ה-ATK מתוכנת לדגום אך ורק את הזרמים הרלוונטיים לסימולציה (סיגנלים עבור SignalEM וספקים עבור PowerEM). לאחר מכן, ה-ATK יריץ סימולציית Spice וייצור מקורות זרם, אשר יישתלו על ידיו על גבי ה-Layout. בהתאם לערכי הזרמים הללו, ולאחר ביצוע RC Extraction, ייקבעTotem את תוצאות ה-IR/EM, ויציגן על גבי קנבס בעל אפשרויות Debug גבוהות (ראו איור 4).
STD Cell Auto Verification flow
ה-ATK מאפשר למשתמש לבדוק ספריית תאים שלמה בצורה אוטומטית לחלוטין. כל שעל המשתמש לעשות הוא לספק את ה-LIB, GDS ו-DSPF של ספריית התאים. לאחר מכן, ה-ATK יסרוק את המידע שסופק וידגום אך ורק את הזרמים הרלוונטיים לסימולציה (סיגנלים עבור SignalEM וספקים עבור PowerEM). היה והמשתמש לא סיפק Test Bench, ה-ATK יעשה שימוש בקובץ ה-LIB. זאת על מנת ליצור בעבור המשתמש Test Beanch בעל ערכי Worst Case Scenario עבור בדיקות של IR/EM. לאחר מכן, יריץ ה-ATK סימולציית Spice, תוך יצירת מקורות זרם, אשר יישתלו על ידיו על גבי ה-Layout. בהתאם לערכי הזרמים הללו, ולאחר ביצוע RC Extraction, ייקבע Totem את תוצאות ה-IR/EM תהליך זה מתרחש עבור כל תא ותא המיוצג בקובץ ה-LIB. לבסוף, מקבל המשתמש דוח מפורט בדבר תוצאות IR/EM בעבור כל אחד מהתאים בספרית התאים. ה-ATK שומר Data Base של כל ריצה שביצע המשתמש. ה-Data Base ניתן לפתיחה על ידי המשתמש, ככל שהלה מעוניין בכך. זוהי דרך מצוינת לבדוק בקלות ספרית תאים שלמה בריצה אחת (ראו איור 5).

יחסי CAD – משתמש ב-ATK
הפעלת ה-ATK מורכבת משני חלקים עיקריים: חלקה של מחלקת ה-CAD וחלקו של המשתמש.

חלקה של מחלקת ה-CAD
תפקידה של מחלקת ה-CAD הוא להתקין את ה-ATK ולעדכן את מסד הנתונים בעת הצורך. ה-ATK מצויד, כאמור, במסד נתונים פנימי (ראו איור 6), אשר מכיל מידע אודות הטכנולוגיה הרלוונטית עבור המשתמש. חברת Ansys תספק במידת הצורך את הנתונים הללו, ללא כל התערבות מצד המשתמש. למחלקת ה-CAD מוקנית האפשרות לערוך את המידע המוזן במסד הנתונים הפנימי של ה-ATK. כך למשל, תומכת חברת TowerJazz Semiconductor במסד הנתונים הפנימי של ה-ATK באופן מלא, ומספקת את המידע כחלק מחבילה לבדיקת IR/EM ללקוחותיה בעולם.

חלקו של המשתמש
כל שעל המשתמש לעשות הוא לבחור את הטכנולוגיה ואת הסימולציה אשר אותה הוא מעונין להריץ על המעגל שלו, ובהתאם לכך את המידע שעליו לספק ל-ATK.
כך למשל, לביצוע סימולציה של GDS2IR, על המשתמש לספק רק את
שמות הספקים שאותם הוא מעוניין לבדוק, וכן את ה-GDS. לעומת זאת,
על מנת לבצע סימולציה דינמית,
המשתמש נדרש להוסיף גם Test Bench DSPF ו-Netlist.
Results & Debugging
לרשות המשתמש עומדות מספר אפשרויות לבדיקת המעגל ולחיפוש נקודות חולשה. נסקור בתמצית את האפשרויות המרכזיות באיורים 7-10.

למה כדאי לי להשתמש ב-ATK?
אנחנו בחברת ANSYS מאמינים
שה-ATK מגלם את כל מה שהמשתמש צריך על מנת לבדוק את המעגל שלו
ל-IR/EM בצורה היעילה ביותר. הבטחה זו מעוגנת בעמידתנו על מיטביות השימוש בכלי הן מבחינת אמינות התוצאות והן מבחינת נוחות השימוש. ה-ATK עומד בסטנדרטים גבוהים של זמני
הסתגלות וזמני ריצה, כך שמרגע שהמשתמש יתחיל להשתמש בתוכנת ה-ATK ועד לרגע קבלת תוצאות סופיות של IR/EM – יחלפו מספר דקות עד שעות בודדות (וזאת כתלות בגודל המעגל). חברות רבות בתעשיית הסיליקון מגדירות את השימוש בתוכנת ה-ATK וב-Totem כ-Signoff.

גיא בר,
מפתח ה-ATK