Tavapärane valideerimine ja kinnitamine

Nagu 2. peatükis arutatud, töötavad kõik need süsteemid juhtimisstruktuuri all, kus valideerimis- ja kontrollitehnoloogia seob tehnilise maailma juhtimisstruktuuriga. Nende protsesside võimaldamisel on kriitilise tähtsusega elektroonilise disaini automatiseerimise (EDA) valdkond. EDA viitab tarkvaratööriistadele ja töövoogudele, mida kasutatakse pooljuhtseadmete ja elektroonikasüsteemide projekteerimiseks, kontrollimiseks ja tootmiseks ettevalmistamiseks. Kiibi tasemel algab voog tavaliselt süsteemi arhitektuuri ja spetsifikatsioonidega, millele järgneb eraldi, kuid koonduv analoog- ja digitaalkujundusvoog. Digitaalses disainis kirjeldavad insenerid funktsionaalsust riistvara kirjelduskeelte (HDL) (nt Verilog või VHDL) abil, simuleerivad funktsionaalse korrektsuse tagamiseks, sünteesivad loogikaväravateks ja teostavad füüsilise paigutuse loomiseks koha ja marsruudi. Sellele järgneb staatiline ajastuse analüüs, võimsuse analüüs, signaali terviklikkuse kontroll ja üha enam formaalne kontrollimine ja funktsionaalse ohutuse valideerimine (nt ISO 26262 kontekstis). Analoog-/segasignaali kujunduses on voog seadme- ja paigutuskesksem: skemaatiline püüdmine, SPICE-taseme simulatsioon (nurk, Monte Carlo, müra, mittevastavus), paigutus hoolika parasiitide eraldamisega ja iteratiivne kontrollimine (LVS/DRC). Täiustatud sõlmedes häguneb piir analoog- ja digitaalse vahel segasignaaliga SoC-des, mis nõuab tihedat koossimuleerimist ja domeenidevahelist kontrolli.

Kui räni disain on valmis, laieneb voog paketikujundusele, mis on muutunud arenenud sõlmede ja heterogeensete integratsioonikontekstides (nt kiibid, 2.5D/3D integratsioon) üha kriitilisemaks. Pakendatud EDA tööriistad modelleerivad signaali terviklikkust, võimsuse terviklikkust, termilist käitumist ja mehaanilist pinget substraatide, vahekihtide ja konaruste vahel. Pakend ei ole enam passiivne kandja; see on stantsi elektriline pikendus, mis mõjutab ajastuse sulgemist, toiteedastust ja kiireid liideseid (nt UCIe, HBM). Lõpuks integreerivad plaadikujundustööriistad PCB tasemel skemaatilist püüdmist, komponentide paigutust, marsruutimist ja mitme füüsikalise analüüsi (signaali terviklikkus, EMI/EMC, termiline) analüüsi. Kiired digitaalsed süsteemid nõuavad impedantsi juhtimise ja ajastuse marginaalide säilitamiseks kiibi sisendi/väljundi, paketi evakuatsioonimarsruutimise ja PCB virnastamise ühisprojekteerimist. Kaasaegsed EDA töövood rõhutavad üha enam domeenidevahelist ühisdisaini – alates transistorist kuni plaadini –, sest jõudlus, töökindlus ja ohutus on kogu elektroonilise süsteemi, mitte ainult räni esilekerkivad omadused.

Elektroonilise disaini automatiseerimise (EDA) tööstus on väga kontsentreeritud ning domineerivad ülemaailmsed müüjad kontrollivad enamikku täiustatud pooljuhtide projekteerimise töövoogudest. Synopsys, Cadence Design Systems ja Siemens EDA (endine Mentor Graphics) pakuvad ühiselt täielikke tööriistaahelaid, mis hõlmavad digitaalset juurutamist, analoog-/segasignaali disaini, verifitseerimist, IP-integratsiooni, pakkimist, PCB-de disaini ja mitme füüsikalist analüüsi. Synopsys on eriti tugev digitaalsünteesi, verifitseerimise ja IP valdkonnas; Cadence'il on suured võimalused kohandatud/analoogdisaini ja süsteemianalüüsi alal; ja Siemens EDA on hästi tuntud PCB projekteerimise, kontrollimise ja tootmise integreerimise poolest. Lisaks kolmele suurele mängivad sellised ettevõtted nagu Ansys olulist rolli sisselogimisfüüsikas (signaali terviklikkus, toite terviklikkus, soojus-, elektromagnetilisus), samas kui uued mängijad keskenduvad tehisintellektiga toetatud disaini automatiseerimisele ja spetsiaalsetele valdkondadele, nagu fotoonika või kiibi integreerimine. Kõrge tehniline keerukus, sügav valukodade integreerimine (nt TSMC, Samsungi, Inteliga) ning arenenud sõlmedes nõutavad ulatuslikud teadus- ja arendusinvesteeringud loovad turule sisenemisel olulisi tõkkeid, tugevdades tööstuse oligopoolset struktuuri.

Elektroonika füüsiline testimine hõlmab vahvlisondi, pakendatud seadme kvalifikatsiooni, plaaditaseme valideerimist ja täielikku süsteemi stressitesti ning seda toetab kontsentreeritud globaalsete tarnijate komplekt. Pooljuhtide tootmistestis domineerivad automatiseeritud testimisseadmete (ATE) liidrid, nagu Teradyne ja Advantest, suure mahuga loogika-, mälu- ja SoC-testides, võimaldades parameetrilist iseloomustamist, funktsionaalset kontrolli ja kiiruse piiramist vahvli- ja lõpptestis. Töökindluse ja keskkonnakoormuse (HTOL, temperatuuritsükli, vibratsiooni ja niiskuse) tagamiseks kasutatakse kambrite pakkujaid, nagu ESPEC ja Thermotron, laialdaselt auto- ja kosmosetööstuse kvalifikatsioonivoogudes. Elektrilised mõõtmised ja vastavuse valideerimine seadme ja plaadi tasemel sõltuvad suuresti Keysight Technologiesi ja Rohde & Schwarzi mõõteriistadest, eriti kiirete liideste ja RF-süsteemide puhul. Ülevaatus ja tõrkeanalüüs, mis on täiustatud pakendamise ja heterogeense integratsiooni jaoks ülioluline, kasutavad sageli Nordsoni röntgen- ja akustilise mikroskoopia süsteeme, aga ka Thermo Fisher Scientificu materjalianalüüsi platvorme. Üheskoos toetavad need müüjad füüsilist valideerimiskihti, mis täiendab disaini kontrollimist, tagades jõudluse, töökindluse ja ohutuse enne missioonikriitilistes rakendustes kasutuselevõttu.