Entschlüsselung der Semicon-Geschichte Teil 4: Die nächsten Grenzen der Validierung

Die Entwicklung der Halbleitertechnologie ist ein entscheidender Schritt in der menschlichen Zivilisation. Die Halbleiterrevolution, die die Grundlage für eine vernetzte Welt bildet, wäre jedoch ohne Validierungseinrichtungen unvollständig.

Bereits zu Beginn des 19. Jahrhunderts wiesen Thomas Seebeck und Michael Faraday das Potenzial der elektrischen Eigenschaften bestimmter Materialien nach. In den folgenden Jahren gab es nur bruchstückhafte Beispiele für diese Entwicklung, wobei Materialien wie Selen, Kupfer und Metallsulfide bemerkenswerte Leitungs- und Gleichrichtereigenschaften aufwiesen.

Gegen Ende des Jahrhunderts begann man jedoch, praktische Geräte aus Halbleitern zu bauen, von Karl Ferdinand Brauns Kristalldetektor im Jahr 1874 bis hin zu Alexander Graham Bell, der 1880 Selen zur Übertragung von Tönen über einen Lichtstrahl verwendete.

Um diesen Phänomenen eine größere Bedeutung zu verleihen, brauchten wir eine vereinheitlichende Grundlage in der Festkörperphysik, die sich erst zu Beginn des 20. Jahrhunderts herausbildete. Die darauf folgenden Entwicklungen lieferten schließlich einen soliden Leitfaden für die Entwicklung leistungsfähigerer Geräte unter Verwendung von Halbleitern und ebneten den Weg zu der Welt, in der wir heute leben.

Bei fast jedem anderen Einzelaspekt wäre es eine große Herausforderung, die Existenz unserer modernen Welt auf seine Schultern zu legen. Halbleiter sind die Ausnahme. Die Technologie ist entscheidend für die Art und Weise, wie wir heute unser Leben führen. Von den Telefonen in unseren Händen bis hin zu den Autos, die wir fahren, haben alle technischen Funktionen und Prozesse ihren Ursprung in Halbleitern.

In vielen hochmodernen Bereichen sind Halbleiter heute führend. Die bevorstehende Verbreitung von 5G-Geräten und der Anstieg des weltweiten Datenvolumens (auf 163 Zettabyte bis 2025) erfordern beispielsweise eine höhere Speicherleistung und eine höhere Leistung von Halbleitern. Nur mit solchen Fortschritten bei den Halbleitern können wir das volle Potenzial dieses Netzstandards der fünften Generation ausschöpfen.

Künstliche Intelligenz und Analytik sind ein integraler Bestandteil des modernen digitalen Paradigmas, insbesondere mit dem Aufstieg des Hochleistungsrechnens (HPC). Und Halbleiter stehen im Zentrum von HPC. Report Ocean schätzt den Markt für HPC-Chipsätze auf 13,68 Milliarden US-Dollar im Jahr 2027. Auch in Bereichen wie vernetzte Geräte und Medizintechnik sind Halbleiter nach wie vor unverzichtbar.

Ein Halbleiter setzt sich aus vier verschiedenen Komponenten zusammen. Sie sind:

• Very Large-Scale Integration (VLSI)
• Systementwurf
• Plattform-Software und Middleware
• Validierung

Während in den drei vorangegangenen Blog-Beiträgen die ersten drei Halbleiterkomponenten behandelt wurden, konzentriert sich Teil IV auf die letzte Komponente der Halbleiterherstellung, die Validierung.

In den vorangegangenen Blog-Beiträgen dieser Serie haben wir jeden Prozess verstanden, der zur Herstellung einer integrierten Halbleiterschaltung (IC) gehört. Um zu verstehen, was Validierung bedeutet, brauchen wir den zusätzlichen Kontext dieser Prozesse. Denn im Laufe des Prozesses, der zur Validierung führt, geben die Halbleiterhersteller einen beträchtlichen Betrag aus, um neue Komponenten als Teil des Gesamtdesigns zu entwickeln. Bei so vielen komplexen Aufgaben, die auf einer winzigen Ebene ablaufen, ist es zwingend erforderlich, dass der IC unter allen möglichen Bedingungen und Anwendungsfällen, wie von den Endbenutzern gewünscht, vollständig und korrekt funktioniert. Dies ist die Validierung.

In verschiedenen Umgebungen und in verschiedenen Produktionseinheiten in Unternehmen kann die Anzahl oder die Nomenklatur der an der Validierung beteiligten Schritte variieren. So erfolgt die Verifizierung häufig während des gesamten Halbleiterprozesses, bei dem der Entwurf anhand einer vorgegebenen Entwurfsspezifikation getestet wird, um die funktionale Korrektheit sicherzustellen. Auch in der Herstellungs- und/oder Produktionsphase werden Tests durchgeführt, um zufällige Defekte, Fehler und die Zuverlässigkeit zu überprüfen. Sie werden manchmal als Teil der Validierung oder als davon getrennt betrachtet und finden nach der Validierung statt.

Die Validierung umfasst häufig zwei Phasen: die Validierung vor dem Silizium und die Validierung nach dem Silizium. Die Pre-Silicon-Validierung erfolgt vor der Verfügbarkeit des ICs in einer virtuellen Umgebung mit fortschrittlichen Werkzeugen für Simulation, Emulation und formale Verifizierung. Die Post-Silicon-Validierung erfolgt am tatsächlichen IC und den darin enthaltenen Bauelementen in realen Umgebungen mit Hilfe von kommerziellen Systemplatinen sowie Logikanalysatoren und Assertion-basierten Tools. Dies simuliert den realen Einsatz und hilft, mögliche Fehler vor der Produktfreigabe aufzudecken.

Mehr als jeder andere Prozess in der Halbleiterentwicklungsmethodik ist die Validierung für das endgültige Schicksal der hergestellten Chips verantwortlich. Dabei werden zahllose Aspekte in winzigen Schaltkreisen innerhalb enger Fristen überprüft, um die hohen Anforderungen der Verbraucher zu erfüllen. Selbst geringfügige Verzögerungen in der Produktion oder schlimmer noch, Herstellungsfehler im Endprodukt können zu Verlusten in Höhe von Hunderten von Millionen Dollar führen. Daher ist die Validierung für jeden Halbleiterfertigungsbetrieb von unschätzbarem Wert.

Angesichts der Komplexität und Bedeutung der Aufgabe ist es nicht verwunderlich, dass ein Großteil der Halbleitervalidierung, insbesondere die Validierung nach dem Silizium, auch heute noch manuell durchgeführt wird. Dies führt zu höheren Kosten für den Hersteller.

Als vertrauenswürdiges, führendes Technologieunternehmen verfügt L&T Technology Services (LTTS) über jahrzehntelange Erfahrung in der Bereitstellung von Verifizierungs- und Validierungsdienstleistungen für Erstausrüster (OEMs) weltweit. LTTS verfügt über Plattform-Erfahrung in den Bereichen Basisstationen, Cloud und Rechenzentren, Laptops und Workstations, IoT-Anwendungen und mehr. Zu den von LTTS abgedeckten Bereichen gehören u. a. Firmware, Netzwerke, Speicher, Energiemanagement, Telemetrie und Plattformsicherheit.

LTTS verfügt auch über ein umfangreiches Fachwissen im Bereich der Automatisierung, das die Plattformvalidierung für alle Domänen/Funktionen, Domänen/Kern-Dienstprogramme, Kommunikationskanäle, Testautomatisierung und sogar für Peripheriegeräte und Module umfasst. LTTS hat Erfahrung in der Entwicklung von Frameworks und Funktionserweiterungen, in der Skripterstellung von Testfällen, in der Kopplung mit NW-Simulatoren und Live-Netzwerken sowie in der Erstellung von Bibliotheken und Abstraktionsschichten. Mit diesem robusten Dienstleistungsportfolio, das auch Test-Engineering und Lab As A Service umfasst, ist LTTS in der Lage, den Validierungsprozess in Ihrem Unternehmen zu automatisieren und dabei Testzeiten und Betriebskosten zu reduzieren.

Erfahren Sie hier, wie die bewährte Erfahrung von LTTS im Halbleiterbereich einem führenden OEM zu großem Erfolg verholfen hat .

Damit schließen wir unsere vierteilige Blogserie über Halbleiter, das Gehirn der modernen Elektronik, ab. Wir hoffen, dass wir Ihnen einen Anstoß zum Verständnis und zur Erforschung dieser technologischen Wunderwerke für eine scheinbar unendliche Anzahl von Anwendungsfällen geben konnten. Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie das Halbleiterangebot von LTTS Ihr Unternehmen unterstützen kann, klicken Sie hier.