EVOLUTION DE LA METHODOLOGIE DE CONCEPTION: DFM DFY

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EVOLUTION DE LA METHODOLOGIE DE CONCEPTION DFM -
DFY
ELE6306 - Test de systèmes électroniques

• Khalil Mouhsine, Jaouad El-Fouladi
• Professeur Khouas Abdelhakim
• École Polytechnique Montréal

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Plan

• Introduction
• Historique
• DFM
• Problématique
• Définition
• Solutions
• DFY
• Problématique
• Principes
• Exemples
• DFM/DFY
• Conclusion

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Introduction

• Evolution des circuits intégrés
• Le nanométrique impose une évolution des
  méthodologies de conception
• Partie I
• Méthodologie de Conception DFM
• Partie II
• Méthodologie de Conception DFY
• Méthodologie de Conception DFM/DFY
• Conclusions

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Historique

• Evolution de la technologie de conception

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DFM - Problèmatique

• Évolution des technologies des cartes
  électroniques
• Augmentation de la complexité
  fonctionnelle
• - Des composants (5 millions de portes)
• - Des cartes (centaines de composants)
• Augmentation du nombre de fonctions à tester
• Augmentation de la densité de report
• - Miniaturasation des boites (BGA, CSP)
• - Réduction des largeurs de pistes et
  disolements des circuits imprimés, vias entrées
• Perte daccessibilité physique aux broches de
  composants

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DFM - Problèmatique

• Problème Majeur après techno lt180nm
• Lintégrité du signal,
• Les pertes de puissance, Augmentation EXP(.) des
  courants de fuite
• Limitations au niveau des jeux de masques.
• Problème lieé à la fabrication
• Capacité à réanalyser les Problème de timing,
• Rajout de vias redondants.
• Paramètres de fabrication très serrés, nouveaux
  besoins dextraction
• Phénomènes Physiques
• Diffraction,
• Modifient la géométrie,
• Les dimensions des interconnexions.
• 
  

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DFM - Problèmatique

• Variations du process de fabrication
• Des aspects de la conception
• Relation entre fabrication et
  conception DFM,
• 
  DFY, DFM/DFY

• Incidence sur le test
• Difficulté daccéder à une couverture de test de
  100
• Nécessité dintégrer les moyens de test dès la
  conception (DFT, DFM)
• Augmentation du temps de développement des
  programmes de test (dizaines dhomme mois)

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DFM - Definition

• DFM Design For Manufacturability

• DFM et DFT 2 mots de la mode sur le marché EDA
• DFM est gestion des contraintes de technologie
  appliquées à la conception de circuit.

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Les Methodologies DFM

• DFM domaine submicron
• Maximiser la difference entre le cout total et
  revenu total
• R(t) et C (t) sont des taux de revenu et coût,
• t1t2 vie du produit, t1, t2 debut, fin de
  fabrication
• V (t) est une fonction du nombre de morceaux
  circuit,
• Y (t) est le rendement de fabrication.
• Nw (t)  le nombre de traiter de wafers,
• Nch (RW, a, b)  est le nombre de morceaux par
  wafer en fonction des dimensions a et b de
  matrice et du rayon RW de wafer.
• DFM  maximisation de volume de fabrication
  réalisable pour le coût le plus bas possible
• objectif de maximiser Productivité de Wafer et
  Taux d'étude de rendement.

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DFM - Solutions

• Crolle 2000 - Grenoble
• Projet ST Philips Motorola
  Wafer 300mm
• Objectifs Cout et Temps
• La Technologie de conception en 65nm TSMC -
  Cadence
• Concevoir des SOC en 65nm
• Réduire le cycle de conception, optimiser le
  succès du circuit,
• Répondre aux problèmes de fabrication tout au
  long de la chaine de conception
• Flot de Référence 6.0 de TSMC, permet au Cadence
  de
• Optimiser et analyser la puissance, augmenter le
  rendement,
• Co-conception puce-boitier
• Outils de developpement
• Calibre LFD (EDA)
• Developpement au lithographiques (sensibilité,
  variations, . . .)
• Calibre YieldAnalyser
• Approche complète de conception en vue dun
  meilleur rendement
• Identifier les options et améliorer le rendement
• Outils de Synopsys
• Solutions danalyse statique de timing PrimeTime
  et dextraction Star-RCXT

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DFY - Problématique

• Pourquoi la DFY?
• Coût
• Time to Market
• Densité et volume de production
• Très grand nombre de règle de design
• Communication entre fonderie, ingénieur de
  conception et producteurs des outils CAO.

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DFY - Problématique

• Causes
• Longueur de canal lt 180nm
• Court circuit entre les métaux de différentes
  couches
• Cour circuit ou circuit ouvert entre les métaux
  dune même couche
• Grande densité
• Transfert de documentation entre la conception
  et la fabrication

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DFY - Principe

• Participation de la fonderie, des concepteurs de
  circuits intégrés et des concepteurs des outils
  CAO lors de lélaboration des logiciels
• Utilisation de modèles statistiques pour les
  règles de design au lieu du modèle binaire
• FeedBack de la fonderie vers lunité de Design
• Différentes techniques de layout
• Simulation statistique post-layout

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DFY Courbes de rendements

• Évolution du rendement

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DFY courbes de rendements

• Amélioration du time to market
• Coût liés au développement moins diminués
• Phase de production de grands volumes atteintes
  rapidement ce qui implique plus de profits
• Rendement global amélioré

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DFY exemple de son importance

• Exemple des mémoires sur puces

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DFY Exemple de technique

• Ajout de redondance
• Ajout de via pour les connections
• Ajouts de connections supplémentaires
• Built-In Self-Repair

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DFY Exemple de technique

• Règle de design versus Modèle

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Les Methodologies DFM/DFY

• Cette Methodologies permet
• Analyser et trouver la meilleure topologie de
  circuit
• Optimiser les exécutions nominales de circuit et
  accomplir des caractéristiques et des contraintes
  données
• Maximiser la robustesse de conception et
  rapporter contre les coins de processus et les
  variations statistiques
• Conception pour fabrication et rendement
  (DFM/DFY).

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Les Methodologies DFM/DFY

• Setup 1 Préparation du circuit

• Output
• - Schéma paramétrisé
• - Préparation modèle

• Input
• Circuit Schematic
• Modèles de dispositif

- Schematic Device Parameters - Testbench,
Simulation, Configuration - Analyses Setup,
Design Variables
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Les Methodologies DFM/DFY

• Setup 2 Parameter Setup

• Output
• - Circuit Characteristics
• - Constraints (Sizing Rules)

• Input
• Parameterized Schematic
• Spécifications, Parameters

- Identification automatisée de structure -
Génération automatisée des contraintes -
Conception, Opération, Process, Gestion -
Exécution de circuit, Spécification, Mismatch
setup
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Les Methodologies DFM/DFY

• Setup 3 Feasibility Optimization

• Output
• - Circuit faisable
• - Contraintes accompli

• Input
• - Circuit Impraticable
• - Contraintes Violés

Constraints fulfilled !
Constraints violated !
- Détection automatisée des contraintes violées
- Analyse et optimisation des contraintes -
Optimisation automatisée de praticabilité
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Les Methodologies DFM/DFY

• Setup 4 Optimisation Nominal

• Output
• - Circuit Nominal Optimisé
• - Performances Optimisés

• Input
• - Circuit faisable
• - Opérations Conditionnels

Performances dont meet Specifications
Performances meet Specifications
- Exécuter et analyse de sensibilité - Trace des
paramètres de conception - Classement par taille
de circuit
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Les Methodologies DFM/DFY

• Setup 5 Design Centering (Yield Optimization)

• Output
• - Centered Design
• - Yield Optimized Design

• Input
• Nominal Design
• Process Statistics

Yield gt 99,9 !
Yield too low !
- Monte Carlo Analysis, Amélioration automatique
de rendement - Analyse de distribution et
distances - Inspection des paramètres,
Optimisation des points des pires cas
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Conclusion

• Importance de la relation entre Conception et
  fabrication
• Trois acteurs lors de la conception de circuits
  intégrés
• Fonderie
• Concepteur des IC
• Concepteurs des outils EDA
• Importance des DFM et DFY

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Questions
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Bibliographies

• 1- Design for Manufacturability in Submicron
  Domain
• W. Maly, H. Heineken, J. Khare and P. K. Nag
• Carnegie Mellon University
• Electrical and Computer Engineering Dept.
• Pittsburgh, PA 15213
• 2- DATE 2006 Special Session
• DFM/DFY Design for Manufacturability and Yield -
  influence of process
• variations in digital, analog and mixed-signal
  circuit design
• Organizers A. Ripp, MunEDA GmbH, Munich, Germany
  andreas.ripp_at_muneda.com,
• M. Bühler, IBM Deutschland Entwicklung GmbH,
  Böblingen, Germany - buehler_at_de.ibm.com
• 3- Design for Manufacturability
• ITC 2003 Roundtable IEEE Design Test of
  Computers