เทคโนโลยี

ระเบียบวิธีฟูลคัสตอม

เก้าขั้นตอน แต่ละขั้นตอนถูกแลตช์ไว้ก่อนขั้นตอนถัดไปจะเริ่ม พร้อมหลักฐานที่ลูกค้าอ่านได้

เมื่อใดจึงคุ้มค่าเมื่อเซลล์ไม่กี่ชนิดถูกใช้ซ้ำเป็นจำนวนมาก และมีสัดส่วนพลังงานหรือพื้นที่ของชิปมากพอที่จะส่งผลต่อทั้งชิป

เมื่อใดควรใช้

ตัดสินใจทีละบล็อก

ฟูลคัสตอมใช้กับบล็อกเส้นทางข้อมูลวิกฤต ส่วนที่เหลือของชิปใช้กระบวนการออกแบบด้วยเครื่องมือมาตรฐาน บล็อกใดจะใช้แนวทางใดขึ้นอยู่กับว่าพลังงานและพื้นที่ถูกใช้ไปที่ใดจริง

ภาพประกอบของได แสดงสีตามวิธีสร้างแต่ละบล็อก
  • การออกแบบระดับทรานซิสเตอร์

    เซลล์ที่ออกแบบสำหรับชิปนี้โดยเฉพาะ พร้อมเลย์เอาต์และการเดินสายระดับทรานซิสเตอร์ รวมเป็นบล็อกที่วัดคุณลักษณะแล้ว สำหรับบล็อกเส้นทางข้อมูลวิกฤตซึ่งเป็นส่วนสำคัญของพลังงานหรือพื้นที่ของชิป

  • เซลล์เฉพาะโครงการ

    ไลบรารีของฟาวน์ดรีพร้อมเซลล์อีกไม่กี่ตัวที่ทำขึ้นสำหรับโครงการ ผสมอยู่ในลอจิกที่ผ่านการสังเคราะห์วงจร สำหรับบล็อกที่ได้ประโยชน์จากเซลล์ที่ดีกว่าเพียงไม่กี่ตัว

  • การสังเคราะห์วงจร

    ไลบรารีเซลล์มาตรฐานพร้อมการสังเคราะห์วงจรและการวางเซลล์และเดินสายแบบอัตโนมัติ สำหรับลอจิกควบคุม อินเทอร์เฟซ และส่วนที่เหลือของชิป และเป็นค่าฐานที่ใช้วัดบล็อกที่ออกแบบเฉพาะทุกบล็อก

เครื่องมือด้านแผนผังวงจร เลย์เอาต์ การสกัดค่า และการตรวจรับรอง ทำงานในทุกขั้นตอนของการออกแบบระดับทรานซิสเตอร์

เส้นทางจากงานออกแบบสู่ชิป

การออกแบบระดับทรานซิสเตอร์คุ้มค่าที่สุดเมื่อครบทั้งห้าข้อ

  1. เซลล์เพียงไม่กี่ชนิดถูกใช้ซ้ำเป็นจำนวนมาก
  2. เซลล์เหล่านั้นมีสัดส่วนพลังงานหรือพื้นที่ของชิปมากพอที่จะเปลี่ยนตัวชี้วัดระดับชิป
  3. ฟังก์ชันนิ่งพอที่จะไม่ต้องทำเลย์เอาต์ใหม่
  4. มีค่าฐานจากการสังเคราะห์วงจรบนกระบวนการผลิตเดียวกันไว้ใช้เปรียบเทียบ
  5. โครงการมีงบประมาณสำหรับการวัดคุณลักษณะและการเทียบผลกับซิลิคอน

ในกรณีอื่น เซลล์เฉพาะโครงการหรือการสังเคราะห์วงจรมักเป็นทางเลือกที่มีประสิทธิภาพกว่า

ระเบียบวิธี

เก้าขั้นตอน แต่ละขั้นตอนถูกแลตช์ไว้ก่อนเริ่มขั้นตอนถัดไป

ไปป์ไลน์เก็บผลลัพธ์ของแต่ละขั้นไว้ในรีจิสเตอร์ก่อนที่ขั้นถัดไปจะนำไปใช้ได้ ระเบียบวิธีนี้ปฏิบัติต่อหลักฐานในลักษณะเดียวกัน ขั้นตอนหนึ่งจะปิดเมื่อมีหลักฐานแล้ว และลูกค้าอ่านหลักฐานนั้นได้

  1. การประเมินความเหมาะสมและการแบ่งส่วน

    ตัดสินใจทีละบล็อกว่าส่วนใดใช้การออกแบบระดับทรานซิสเตอร์ ส่วนใดใช้เซลล์เฉพาะโครงการ และส่วนใดคงการสังเคราะห์วงจรไว้ โดยดูจากการใช้พลังงานและพื้นที่จริง

    หลักฐานที่ลูกค้าควรคาดหวัง

    • ตารางการแบ่งส่วนที่ระบุสัดส่วนพื้นที่และพลังงานของแต่ละบล็อก และเหตุผลของรูปแบบการออกแบบ
    • ค่าฐานจากการสังเคราะห์วงจรสำหรับทุกบล็อกที่เสนอให้ออกแบบเฉพาะ
  2. การกำหนดสถาปัตยกรรมและเส้นทางข้อมูล

    กำหนดความลึกของไปป์ไลน์ โครงสร้างบิตสไลซ์ รูปแบบสัญญาณนาฬิกา และเป้าหมายแรงดันไฟเลี้ยง ก่อนวาดเซลล์ใด ๆ

    หลักฐานที่ลูกค้าควรคาดหวัง

    • แบบจำลองอ้างอิงที่รันได้ และเวกเตอร์ทดสอบ
    • งบประมาณดีเลย์ พลังงาน และพื้นที่ของแต่ละบิตสไลซ์ พร้อมระบุสมมติฐาน
    • รายการคอร์เนอร์สำหรับการตรวจรับรอง
  3. การออกแบบวงจรและเซลล์

    ออกแบบแลตช์ ฟลิปฟล็อป และตัวบวกที่ระดับทรานซิสเตอร์ พร้อมเลือกจำนวนฟินและชนิดแรงดันเทรชโฮลด์

    หลักฐานที่ลูกค้าควรคาดหวัง

    • แผนผังวงจร
    • ผล SPICE ก่อนเลย์เอาต์ในคอร์เนอร์ต่าง ๆ ครอบคลุม setup, hold, retention และส่วนเผื่อสัญญาณรบกวน
    • สถิติมอนเตการ์โล
    • การเปรียบเทียบกับเซลล์เทียบเท่าในไลบรารีของฟาวน์ดรี
  4. เลย์เอาต์ตามกฎของฟาวน์ดรี

    วาดเซลล์และบิตสไลซ์ตามกริดและกฎการสร้างลวดลายของฟาวน์ดรี โดยวางแผนการเข้าถึงพินสำหรับเครื่องมือเดินสาย

    หลักฐานที่ลูกค้าควรคาดหวัง

    • บันทึก DRC, LVS และ ERC ที่ไม่มีข้อผิดพลาด พร้อมเวอร์ชันของเครื่องมือและเด็ค
    • ผลการกำหนดสีและความหนาแน่น
    • รายการข้อยกเว้นทุกข้อ พร้อมเหตุผล
  5. การสกัดค่าและการจำลองหลังเลย์เอาต์

    สกัดค่าความต้านทานและความจุจากเลย์เอาต์จริง แล้วจำลองอีกครั้ง เพื่อให้ผลลัพธ์สะท้อนเลย์เอาต์ ไม่ใช่แผนผังวงจร

    หลักฐานที่ลูกค้าควรคาดหวัง

    • ตารางเปรียบเทียบดีเลย์และพลังงาน ก่อนและหลังเลย์เอาต์
    • คอร์เนอร์ปรสิตที่ใช้
    • บันทึกการแก้ไขเลย์เอาต์ที่ทำตามผลลัพธ์นั้น
  6. การวัดคุณลักษณะไลบรารีและแบบจำลอง

    จัดทำมุมมองด้านไทมิง พลังงาน กายภาพ และฟังก์ชัน ที่กระบวนการออกแบบดิจิทัลต้องใช้

    หลักฐานที่ลูกค้าควรคาดหวัง

    • ไฟล์ Liberty พร้อมข้อมูลแหล่งกระแสและความแปรปรวนที่กระบวนการต้องใช้
    • LEF abstract และแบบจำลองเชิงพฤติกรรม
    • รายงาน QA ที่เปรียบเทียบแบบจำลองกับ SPICE พร้อมขนาดตัวอย่างและการกระจายของความคลาดเคลื่อน
  7. การรวมเข้ากับสัญญาณนาฬิกาและพลังงาน

    วางบล็อกที่ออกแบบเฉพาะลงในชิป แล้วออกแบบการกระจายสัญญาณนาฬิกาและพลังงานรอบบล็อกเหล่านั้น

    หลักฐานที่ลูกค้าควรคาดหวัง

    • งบประมาณและผลลัพธ์ของ skew และ jitter
    • รายงาน IR drop แบบสถิตและแบบพลวัต
    • รายงาน EM ที่ระดับแอกทิวิตีและอุณหภูมิที่ระบุ
    • ไทมิงแบบลำดับชั้น โดยใช้แบบจำลองที่ส่งมอบ
  8. การทวนสอบและการตรวจรับรอง

    แสดงให้เห็นว่าแผนผังวงจรตรงกับ RTL จากนั้นทำการตรวจรับรองตามข้อกำหนดของฟาวน์ดรีอย่างครบถ้วน โดยมีส่วนเผื่อสำหรับความแปรปรวนและการเสื่อมตามอายุ

    หลักฐานที่ลูกค้าควรคาดหวัง

    • รายงานความสมมูลระหว่าง RTL กับแผนผังวงจร พร้อมขอบเขตและข้อยกเว้น
    • ไทมิงที่คอร์เนอร์การตรวจรับรอง โดยรวมความแปรปรวน
    • รายงานส่วนเผื่อด้านการเสื่อมตามอายุและความร้อนในตัว
    • รายการตรวจสอบเทปเอาต์ที่ลงนามแล้ว
  9. การเทียบผลกับซิลิคอน

    วัดผลจากซิลิคอนจริง เปรียบเทียบกับแบบจำลอง แล้วป้อนความแตกต่างกลับเข้าไปในไลบรารีและส่วนเผื่อ

    หลักฐานที่ลูกค้าควรคาดหวัง

    • ข้อมูลจากวงจรตรวจวัดบนชิป
    • กราฟ Shmoo และการกระจายของ Vmin ข้ามเวเฟอร์และคอร์เนอร์ของกระบวนการผลิต
    • ตารางเปรียบเทียบค่าที่วัดได้กับค่าจากแบบจำลอง พร้อมขนาดตัวอย่าง

ภาพวาดแสดงประเภทของหลักฐานในแต่ละขั้นตอน หลักฐานที่มาจากข้อมูลของฟาวน์ดรีจะแบ่งปันภายใต้สัญญารักษาความลับ ในกรณีที่ข้อตกลงกับฟาวน์ดรีกำหนด

สิ่งที่เราได้ทำมา

เทปเอาต์สองครั้งบน 16 nm FinFET ของ TSMC

จากเวเฟอร์ร่วมหลายโครงการสู่ชุดมาสก์เต็มชุด ระเบียบวิธีฟูลคัสตอมได้ถูกนำไปใช้บนซิลิคอนจริง

88คอร์

เวเฟอร์ร่วมหลายโครงการ (ชัตเทิล)

พฤศจิกายน 2018

200คอร์

ชุดมาสก์เต็มชุด

มิถุนายน 2019

แรงดันใช้งานบนตัวอย่างจากชัตเทิล

ตัวอย่างจากชัตเทิลวัดได้ที่

0.36 V

ต่ำกว่าแรงดันคอร์ตามพิกัดของกระบวนการผลิตอย่างมาก

คอร์ประมวลผลออกแบบแบบฟูลคัสตอม ส่วนที่เหลือของชิปแต่ละตัวใช้กระบวนการออกแบบด้วยเครื่องมือมาตรฐาน

ขอบเขตของงาน

  • เซลล์ออกแบบเฉพาะ

    ใช้ฟลิปฟล็อปหลายบิตและตัวบวกที่ออกแบบเฉพาะในคอร์ประมวลผล

  • ไลบรารีแรงดันต่ำ

    วัดคุณลักษณะไลบรารีเซลล์ของฟาวน์ดรีใหม่สำหรับแรงดันต่ำ (re-characterization)

  • การวางเซลล์ด้วยมือ

    วางเซลล์ของคอร์ประมวลผลด้วยมือ

  • การวางชิดกัน

    วางบล็อกย่อยของคอร์ชิดกันโดยไม่มีเซลล์ขอบ ด้วยอัตราการใช้พื้นที่วางเซลล์ 95% ณ เวลาเทปเอาต์

  • การตรวจรับรอง

    ตรวจรับรองไทมิงและ IR drop ในหลายคอร์เนอร์

  • การทดสอบเปิดใช้งาน

    ทีมของเราเป็นผู้ทดสอบเปิดใช้งาน โดยมีพาร์ตเนอร์ภายนอกด้านการบรรจุภัณฑ์และการวิเคราะห์

ข้อมูลป้อนกลับจากซิลิคอน

ผลการวัดจากซิลิคอนชุดมาสก์เต็มชุดถูกนำไปใช้ในงานออกแบบที่ตามมา เพื่อปรับการเลือกเซลล์และส่วนเผื่อ hold ของลอจิกแบบไดนามิกที่แรงดันต่ำมาก

7 nm และ 6 nm

ในฐานะลูกค้าบัญชีตรงของ TSMC เราได้รับอนุญาตให้ออกแบบ 7 nm FinFET และได้ดำเนินการออกแบบชิป AI แบบฟูลคัสตอมที่ 6 nm ให้แก่ลูกค้าชั้นนำด้าน AI รายหนึ่ง

โหนดกระบวนการผลิต

ทรัพย์สินทางปัญญา

สิทธิบัตรและแบบผังภูมิที่จดทะเบียน

  • CN111308329B

    สิทธิบัตรการประดิษฐ์ของจีน

    การทดสอบและการคัดแยกเกรดชิปแบบ many-core

  • CN111294045B

    สิทธิบัตรการประดิษฐ์ของจีน

    การลดสัญญาณรบกวนเฟสในวงจรล็อกเฟสแบบชาร์จปั๊ม

  • BS.185572790BS.195600134

    แบบผังภูมิที่จดทะเบียน

    แบบผังภูมิของวงจรรวมที่จดทะเบียนในนามของบริษัท

มีบล็อกที่อาจได้ประโยชน์หรือไม่

ส่งข้อกำหนดของบล็อก พร้อมข้อมูลการใช้พลังงานและพื้นที่มาให้เรา แล้วเราจะติดต่อกลับ