ProPlus首創(chuàng)整合式NanoYield 填補EDA界過往缺憾

半導體制程技術(shù)持續(xù)精進，隨之而來的制程偏移(ProcessVariation)及小尺寸效應(yīng)，恐導致設(shè)計結(jié)果的不確定性，因此如何建立完善的統(tǒng)計模型(StatisticalModel)，同時在ICDesign的階段能夠正確地應(yīng)用統(tǒng)計模型，并且可以進行快速準確的良率分析，有效避免電路性能與良率(Yield)遭受影響，可謂當前重大課題。

回顧2012年6月落幕的DesignAutomationConference(DAC)2012大會，個中最大亮點，無疑正是ProPlus領(lǐng)先EDA業(yè)界推出的「整合良率導向設(shè)計(DesignforYield;DFY)」解決方案-NanoYield;時值晶圓制造或芯片設(shè)計業(yè)者，皆為制程偏移及后續(xù)良率問題不堪其擾之際，此一革命性方案的問世，自然意義重大。

說起ProPlus，半導體業(yè)界其實不陌生，只因該公司是極少數(shù)聚焦組件模型(DeviceModeling)開發(fā)的EDA供貨商，其縱橫市場長達18年的BSIMProPlus，一直享有頗高占有率。然近年來半導體制程節(jié)點不斷演進，電路設(shè)計的復(fù)雜度與規(guī)模愈來愈大，芯片設(shè)計者對電路仿真與驗證的要求愈趨嚴苛，ProPlus為協(xié)助客戶因應(yīng)此一巨大挑戰(zhàn)，于是植基于IBM授權(quán)之HighSigmaPro(HS-Pro)專利技術(shù)，催生NanoYield平臺。

性能與精度向來難以兼得

ProPlus董事長劉志宏指出，執(zhí)行電路統(tǒng)計分析最大挑戰(zhàn)，乃在于速度與精度的彼此矛盾性，意欲追求高準確度，即意謂變異性分析(VariationAnalysis)必須徹底到位，少不得需要極高的模擬驗證次數(shù)，當然得配合龐大采樣，勢必拖累芯片設(shè)計效率。

如果講究性能，唯有降低電路分析規(guī)模，僅針對部分重點進行采樣與驗證;憑借化繁為簡的做法，在以往次微米晶圓時代或許行得通，惟如今已然進入深次奈米世代，如此掛萬漏一，絕對無法有效應(yīng)付制程偏移的變因。

「性能與精度之間有無平衡點?理論上是有的，即是蒙地卡羅(MonteCarlo)分析法，」劉志宏說，只可惜此項算法亦有局限性，因應(yīng)3σ較高誤差率，MonteCarlo勉強可完成所需采樣，但作業(yè)時程甚為冗長，若是諸如SRAM等具備大規(guī)模重復(fù)結(jié)構(gòu)的電路，往往亟需搭配更精細的6σ驗證，動輒數(shù)百萬、數(shù)千萬甚至上億次的模擬，則明顯逾越MonteCarlo的能力范圍。

在此情況下，迫使電路設(shè)計者放棄采用MonteCarlo，有的選擇將寬限范圍極大化，力求囊括所有制程偏移變因，但卻可能因「OverDesign」導致芯片成本飆高，亦使作業(yè)效能為之延宕;有的則依循上述簡化分析之做法，只憑經(jīng)驗執(zhí)行片段式的模擬驗證。過猶不及，不免都失之偏頗。

HS-Pro技術(shù)加持巧妙填補過往缺憾

「拜HS-Pro技術(shù)所賜，使得過去可能得耗時一年執(zhí)行的高良率分析，如今僅需短短數(shù)小時甚至幾十分鐘即可望完成!」劉志宏推崇技術(shù)合作伙伴IBM，早已透過其多年的芯片設(shè)計與制造過程，歷經(jīng)不計其數(shù)的Correlation采樣與驗證，從而匯聚龐大且值得信賴的數(shù)據(jù)，支撐HS-Pro技術(shù)理論之可行性，確定可在相同精度的前提下，大幅縮減MonteCarlo采樣次數(shù)，致使從前滯礙難行的High-Sigma分析，終于獲得實現(xiàn)。

至于諸如3σ等Low-Sigma分析需求，NanoYield平臺則提供MonteCarloPro(MC-Pro)技術(shù)加以因應(yīng);相較于傳統(tǒng)MonteCarlo，MC-Pro可發(fā)揮十余倍、甚至上百倍的速度提升效果，從而強化統(tǒng)計模擬效率，對于常規(guī)型電路的良率預(yù)測與設(shè)計優(yōu)化，可望產(chǎn)生顯著貢獻。

劉志宏指出，隨著制程演進、Time-to-Market壓力驟增，無論對于晶圓廠的設(shè)計服務(wù)部門、芯片設(shè)計業(yè)者，都企盼能在時效、良率的天平兩端之間，爭取更大的運作空間;所以這群用戶不再追求「標榜100%良率」的統(tǒng)計模擬工具，而期望藉由工具迅速知悉「割舍多少良率、可提升多少性能」、或「犧牲多少速度、可提高多少良率」等結(jié)果，以作為關(guān)鍵決策的參考依據(jù)，此即為NanoYield平臺擅長之處。

另值得一提的，綜觀NanoYield平臺結(jié)構(gòu)，內(nèi)嵌ProPlus最新打造的NanoSpice仿真引擎，使得用戶在執(zhí)行DFY統(tǒng)計分析的同時，不需額外斥資授權(quán)SPICE工具，即可一并滿足SPICE仿真驗證之功能需求，讓NanoYield坐實了「整合式」解決方案的利基，蘊含一般DFY軟件罕見的高性價比特質(zhì)。

此外，用戶亦可受惠于ProPlus所提供的另一項技術(shù)PVT-Pro，在狹小電路空間內(nèi)精準執(zhí)行制程/電壓/溫度的邊界模型分析，快速找出失效點，以利及早修正問題;如此一來，電路設(shè)計者一向苦惱的難題，包括數(shù)據(jù)分析、發(fā)掘問題、解決問題等各階段處理程序之曠日費時，皆可望迎刃而解。