Published on 27 Feb 2023
min read
Views
Utvecklingen av halvledarteknologin utgör ett avgörande steg framåt för den mänskliga civilisationen. Halvledarrevolutionen, som ligger till grund för en uppkopplad värld, skulle dock vara ofullständig utan testanläggningar.
Redan i början av 1800-talet visade Thomas Seebeck och Michael Faradays arbete på potentialen i vissa materials elektriska egenskaper. Under de följande åren såg man endast enstaka exempel på utvecklingen, där material som selen, koppar och metallsulfider uppvisade anmärkningsvärda lednings- och likriktningsegenskaper.
När seklet närmade sig sitt slut började vi dock se praktiska anordningar byggda med hjälp av halvledare, från Karl Ferdinand Brauns kristalldetektor 1874 till Alexander Graham Bells användning av selen för att överföra ljud via en ljusstråle 1880.
För att kunna förstå dessa fenomen på djupet behövde vi en sammanhållande grund inom faststoffysiken, vilket först blev verklighet i början av 1900-talet. Den efterföljande utvecklingen skulle slutligen ge en solid vägledning för att skapa mer avancerade enheter med hjälp av halvledare, vilket banade väg för den värld vi lever i idag.
För nästan alla andra enskilda aspekter skulle det vara en svår uppgift att lägga vår moderna världs existens på dess axlar. Halvledare är undantaget. Tekniken är avgörande för hur vi lever våra liv idag. Från telefonerna i våra händer till bilarna vi kör – alla tekniska funktioner och processer har sitt ursprung i halvledare.
Inom många spetsområden spelar halvledare idag en framträdande roll. Till exempel kommer den förestående spridningen av 5G-enheter tillsammans med den globala datamängdens ökning (till 163 zettabyte år 2025) att kräva ökad minneskapacitet och högre prestanda från halvledare. Endast med sådana framsteg inom halvledartekniken kan vi förverkliga den fulla potentialen hos denna femte generationens nätverksstandard.
AI och analys är en integrerad del av det moderna digitala paradigmet, särskilt i och med framväxten av högpresterande databehandling (HPC). Och halvledare står i centrum för HPC. Report Ocean uppskattar att marknaden för HPC-chipset kommer att uppgå till 13,68 miljarder USD år 2027. På samma sätt är halvledare fortsatt avgörande inom områden som uppkopplade enheter och medicinsk teknik.
Det finns fyra distinkta komponenter som utgör en halvledare. Dessa är:
- Very Large-Scale Integration (VLSI)
- Systemdesign
- Plattformsprogramvara och mellanprogramvara
- Validering
Medan de tre tidigare blogginläggen behandlade de tre första komponenterna i halvledartillverkningen kommer del IV att fokusera på den sista komponenten, validering.
I de tidigare blogginläggen i denna serie har vi gått igenom alla processer som ingår i tillverkningen av en integrerad halvledarkrets (IC). För att förstå vad validering innebär behöver vi sätta dessa processer i ett större sammanhang. Anledningen är att halvledartillverkarna, under den process som leder fram till valideringen, lägger ner betydande resurser på att skapa nya komponenter som en del av den övergripande designen. Med så många komplexa uppgifter som utförs på mikroskopisk nivå är det absolut nödvändigt att IC-kretsen fungerar fullt ut och korrekt under alla tänkbara förhållanden och användningsfall, enligt slutanvändarnas önskemål. Detta är validering.
I olika miljöer och vid flera tillverkningsenheter inom företag kan antalet steg eller benämningarna på de steg som ingår i valideringen variera. Verifiering sker till exempel ofta under hela halvledarprocessen, där konstruktionen testas mot en given konstruktionsspecifikation för att säkerställa funktionell korrekthet. Testning utförs också i tillverknings- och/eller produktionsfasen för att kontrollera förekomsten av slumpmässiga defekter, fel och tillförlitlighet. Detta betraktas ibland antingen som en del av valideringen eller som något separat från den, och sker efter att valideringen är avslutad.
Validering omfattar ofta två faser – validering före kisel (pre-silicon) och validering efter kisel (post-silicon). Validering före kisel sker innan integrerade kretsar (IC) finns tillgängliga, i en virtuell miljö med avancerade verktyg för simulering, emulering och formell verifiering. Validering efter kisel (post-silicon) sker på den faktiska integrerade kretsen och dess ingående komponenter i verkliga miljöer via kommersiella systemkort samt logikanalysatorer och assertionsbaserade verktyg. Detta simulerar verklig användning och hjälper till att upptäcka eventuella brister innan produkten släpps.
Mer än någon annan process inom halvledarutvecklingsmetodiken är valideringen avgörande för de tillverkade chipens slutliga öde. Den innebär att man kontrollerar otaliga aspekter i oändligt små kretsar inom snäva tidsramar för att uppfylla krävande konsumentkrav. Även mindre förseningar i produktionen eller, ännu värre, tillverkningsfel i slutprodukten kan leda till förluster på hundratals miljoner dollar. Detta gör validering ovärderlig för all halvledartillverkning.
Med tanke på uppgiftens komplexitet och betydelse är det inte helt förvånande att en majoritet av halvledarvalideringen, särskilt valideringen efter kiselproduktionen, fortfarande utförs manuellt även idag. Detta medför högre kostnader för tillverkaren.
Som ett pålitligt och ledande teknikföretag har L&T Technology Services (LTTS) årtionden av expertis inom leverans av verifierings- och valideringstjänster till originalutrustningstillverkare (OEM) över hela världen. LTTS har plattformserfarenhet inom basstationer, moln- och datacenter, bärbara datorer och arbetsstationer, IoT-applikationer och mycket mer. De områden som ingår i företagets verksamhet omfattar bland annat firmware, nätverk, lagring, minne, strömhantering, telemetri och plattformssäkerhet.
LTTS har även betydande expertis inom automatisering, vilket omfattar plattformsvalidering för alla områden/funktioner, domän- och kärnverktyg, kommunikationskanaler, testautomatisering samt till och med för kringutrustning och moduler. Företaget har erfarenhet av ramverksutveckling och funktionsförbättring, skapande av testfall via skript, gränssnitt mot nätverkssimulatorer och live-nätverk samt uppbyggnad av bibliotek och abstraktionslager. Med denna robusta tjänsteportfölj, som även omfattar testteknik och Lab As A Service, är LTTS väl rustat för att automatisera ditt företags valideringsprocess och samtidigt minska testtiderna och driftskostnaderna.
Upptäck här hur LTTS beprövade erfarenhet inom halvledarbranschen ledde till betydande framgångar för en ledande OEM-tillverkare .
Med detta avslutar vi vår bloggserie i fyra delar om halvledare, hjärnan i modern elektronik. Vi hoppas att vi har gett dig en bra start på din resa mot att förstå och utforska dessa tekniska underverk med ett till synes oändligt antal användningsområden. Klicka här för att läsa mer om hur LTTS:s halvledartjänster kan hjälpa din organisation.
