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Cadence Design Systems

Design-for-Reliability-Tool für Analog-ICs

09. Mai 2018, 06:54 Uhr   |  Iris Stroh

Design-for-Reliability-Tool für Analog-ICs
© Cadence Design Systems

Das neue Alterungsmodell in der Cadence Legato Reliability Lösung ermöglicht eine genaue Vorhersage der Produktabnutzung durch Temperatur und Prozessschwankungen.

Cadence Design Systems adressiert mit der »Cadence Legato Reliability Solution« die Zuverlässigkeitsherausforderungen über den gesamten Produktlebenszyklus für Automotive-, Medizintechnik-, Industrie-, Luft - und Raumfahrt- sowie Verteidigungsanwendungen.

Laut Hany Elhak, Product Management Director – Virtuoso Front-End, Spectre, Liberate bei Cadence Design Systems, ist Legato das branchenweit erste Software-Produkt, das die Design-Herausforderungen von hochzuverlässigen integrierten Analog- und Mixed-Signal- IC für Automotive-, Medizintechnik-, Industrie-, und Luft - und Raumfahrt sowie Verteidigungsanwendungen adressiert. Denn mit Legato stehen Analog-Entwicklern Tools zur Verfügung, mit denen sie die Zuverlässigkeit ihrer Designs über den gesamten Produktlebenszyklus vom ersten Test, über den aktiven Einsatz bis zur Alterung sicherstellen zu können.

Um den Design-Flow nicht zu verändern basiert Legato auf Cadence Spectre Accelerated Parallel Simulator (APS) und der Cadence Virtuoso Custom IC-Design-Plattform und integriert die verschiedenen Fähigkeiten in ein intuitives Cockpit. Legato adressiert dabei die Zuverlässigkeitsaspekte in allen drei Phasen des Produktlebenszyklus:

Analoge-Fehleranalyse - diese kann die Analog-Fehlersimulation um einen Faktor von bis zu 100 beschleunigen, reduziert die Testkosten und vermeidet unerkannte Produktionsfehler, welche die Hauptursache für den frühzeitigen Ausfall von IC-Designs sind.

Elektrothermische Analyse - der Entwickler kann damit eine thermische Überlastung vermeiden und somit Frühausfälle während der Nutzungsdauer des Produktes reduzieren. Dazu wird ein thermisches Modell für das Die aus den Design-Daten generiert.

Verbesserte Alterungsanalyse - diese ermöglicht eine genaue Vorhersage der Produktabnutzung durch Temperatur und Prozessschwankungen. Elhak erklärt, dass in dem verbesserten Analyse-Tool jetzt auch ein Modell für FinFETs enthalten ist.

Analoge-Fehleranalyse reduziert Testkosten und unerkannte Fehler

Mit dieser Veröffentlichung stellt Cadence eine Simulations-Engine vor, die eine neue Testmethodik für Analog-ICs ermöglicht - das Fehler-orientierte Testen. Dies erweitert die Testmöglichkeiten weit über das hinaus, was bisher nur durch funktionelle und parametrische Tests erreichbar war. Durch Fehler-orientierte Tests können die Entwickler evaluieren, ob Fertigungsfehler auftreten, die im Produktionstest nicht erkannt werden, und später Feldausfälle verursachen. Zudem kann der Wafer-Test optimiert und die Anzahl der erforderlichen Tests reduziert werden, die notwendig sind, um die angestrebte Fehlerabdeckung zu erreichen. Dies wird durch die Beseitigung der Überabdeckung und eine Reduzierung der Anzahl der Tests um bis zu 30 Prozent ermöglicht. Die Kundenerfahrungen mit dem Tool zeigen, dass die Fehlersimulation um einen Faktor von mehr als 100 beschleunigt werden kann.

Es gibt auch schon einen Fürsprecher: Infineon. So kommentiert Dieter Härle, Projekt Manager, Infineon Austria, folgendermaßen: »Die Analog-Fehlersimulation wird für uns immer wichtiger, um die Erwartungen unserer Kunden erfüllen zu können. Wir haben die Legato Reliability Lösung geprüft und konnten die Simulationszeit um einen Faktor von mehr als 100 beschleunigen. Nach der Verifikation der Lösung planen wir nun den Einsatz in unserem Produktionsablauf.«

Elektrothermische Analyse verhindert thermische Überlastung

Mit dieser Version stellt Cadence eine dynamische elektrothermische Simulations-Engine vor. Bei Automotive-Designs kommt es beim normalen Betrieb zu einer deutlichen Temperaturerhöhung durch die Verluste auf dem Chip und in der Leistungselektronik. Zusätzlich müssen diese Komponenten auch unter schwierigen Umgebungsbedingungen im Motorraum eines Autos funktionieren. Die Kombination einer hohen Verlustleistung mit einer hohen Umgebungstemperatur kann eine thermische Überlastung zur Folge haben, die zu frühzeitigen Ausfällen im Normalbetrieb führt. Mittels einer dynamischen elektrothermischen Simulation können Entwickler die Temperaturerhöhung auf dem Chip simulieren und die Funktion der Temperatur-Schutzschaltungen validieren.

Fortschrittliche Alterungsanalyse sagt Produktabnutzung voraus

Cadence bietet bereits Technologien, wie RelXpert und AgeMOS, an, mit denen sich die Bauelement-Degradation aufgrund der elektrischen Beanspruchung analysieren lässt. Mit dieser Veröffentlichung erweitert Cadence die Alterungsanalyse um Effekte, wie den Bauteilverschleiß durch Temperatur und Prozessschwankungen. Dieser holistische Ansatz für die Alterungsanalyse erlaubt den Entwicklern das Erreichen der Lebensdauerziele ihrer Designs mit weniger Überdimensionierung.

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