可配置且简单易用的组合式可靠性检查

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设计人员可利用组合式检查流程快速选择、配置和运行自定义的可靠性检查和检查组合，以帮助设计公司在确保产品可靠性的同时，满足当今日益苛刻的产品上市时间需求。

简介

虽然产品可靠性一直以来都是半导体行业的一个重要因素，但随着交通运输、医疗设备和通信等领域越来越多地使用电子设备，对于能够在设计的产品寿命期内按预期工作的集成电路 (IC) 的需求已呈现出指数级增长趋势。然而，尽管对于精准的可靠性验证的需求已显著增长，但使用现有的验证技术确保 IC 可靠性一直是 IC 设计公司面临的重大挑战之一。技术节点尺寸的缩减加上不同类型的设计应用的快速增长，让该问题变得更加复杂，增加了需要的可靠性检查数量及其复杂性。所有这些因素都在有力地推动对于准确的自动化芯片可靠性验证方法的需求。如今，Calibre® PERC™ 可靠性平台 [1] 等全新的电子设计自动化(EDA) 工具应运而生，为设计人员提供了强大的功能来实施可靠性检查，让他们能够利用拓扑、电压传播 [2] 和逻辑驱动的版图 (LDL) 功能快速、准确地验证各种可靠性问题。许多晶圆代工厂现在提供可靠性规则集来验证 IC 设计选定的可靠性，其中最常见的是评估静电放电 (ESD) 保护和闩锁效应 (LUP) 事件 [3]。台积电 (TSMC) 是全球最大的晶圆代工厂之一，该公司基于 Calibre PERC 可靠性平台提供完整的 ESD/LUP 规则检查覆盖 [4]。TSMC ESD/LUP套件通过使用拓扑、点对点 (P2P) 电阻、电流密度 (CD) 和基于版图的 LUP 检查提供可靠性验证 [5,6]。也可以从其他晶圆代工厂获取可靠性规则集，例如 GLOBALFOUNDRIES [7]、Samsung [8]、UMC [9] 和 TowerJazz [10]。

晶圆代工厂规则集提供了可靠的可靠性基准，在评估总体可靠性时应始终用作一线参考。设计人员可利用这些规则集深入了解晶圆代工厂所重视的 Sign-off 标准。但每家设计公司通常也会根据其产品的独特需求和用途提出额外的可靠性要求。当今的产品设计周期很短，这也鼓励设计公司根据自身产品的应用开发自定义的检查作为晶圆代工厂可靠性验证流程的补充，以确保彻底验证可靠性要求。这些自定义的预编码检查可提供额外的有针对性的可靠性覆盖，以支持取得市场成功。不止于晶圆代工厂规则集：自定义可靠性检查为确保满足公司的所有可靠性验证需求，创建自定义检查是一种有用而且往往很有必要的手段。但随着不同应用的可靠性检查数量以及这些检查的复杂性日益增加，设计人员需要一种验证流程，方便其快速、轻松地选择和配置这类预编码检查，而无需在运行期间管理检查的复杂性问题。

通过在简单易用的流程中包含精心编写的预编码检查，设计人员可以运行这些检查，而无需在运行时进行自定义检查编码。为确保设计人员能够根据需要覆盖不同的可靠性方面，该流程必须允许他们组合多项检查，对目标设计、知识产权 (IP) 模块或全芯片运行验证，这一点也很重要。提供允许设计人员轻松配置和运行自定义检查及检查组合的流程，有助于设计公司在进行芯片设计和验证时，满足当今日益苛刻的产品上市时间表。

组合多项检查

不同的 IC 设计具有不同的可靠性要求和关注点，在验证期间必须使用各种可靠性检查对其进行评估。通常可通过选择和利用规则检查的组合来满足多种验证需求，其中每项检查集中处理一个特定的方面，从而实现完整的可靠性验证覆盖。

作为说明，我们来看两项设计应用，一项为多电源域设计，另一项为模拟设计。这些应用描述了应如何运用不同的可靠性检查，针对不同的设计提供全面的可靠性验证覆盖。在实际设计流程中，可能还需要额外的检查才能实现所需的全面、严格的可靠性验证。

多电源域应用

具有多个电源域的设计存在电气过应力 (EOS) 的风险。当电参数超过设计参数时便会发生EOS。EOS 事件可能造成广泛的后果，导致不同程度的性能下降，甚至是 IC 永久失效的灾难性损坏 [2]。图 1 显示了一种器件级 EOS条件，其中的一个 PMOS 晶体管的管脚被连接到不同的电源域。在此示例中，如果vcc2 被连接到 3.3v，并且栅极切换电压为1.8v (vcc1 = 1.8v)，则此组合将会在 m2 栅极产生氧化应力。这种特殊版图构成一种微妙的设计错误，会随着时间的推移导致失效，而不会导致立即失效。

复杂的片上系统 (SoC) 设计具有更多的模拟和数字电路，需要不同的电压来支持芯片上的各个电源域。具有多个电源域的设计包含须从一个电源域跨越到另一个电源域的信号网络，而这些跨越点经常成为故障点或损伤点。因此需要采用保护方案来控制这些跨域接口处的电压。设计人员必须插入一个电平转换器模块，完成从一个电源／电压域到另一个电源／电压域的转换（图 2）。如果某个信号网络从低压域转移到高压域而未使用低电平到高电平转换器，则该信号网络将无法驱动高压域电路工作。如果某个信号网络从高压域转移到低压域而未使用高电平到低电平转换器，则该信号将会过驱低压域电路，长期下去器件将会受损。因此，缺失电平转换器会带来可靠性风险。设计人员不仅必须验证各个域接口部署了适当的电平转换器，还要确认连接正确。

验证这些类型的设计需要运行 EOS 检查来检测连接到不同电压的器件，还需要运行电平转换器检查来检测电平转换器是否存在并且已正确安装。没有这两项检查，可靠性验证便不完整。

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