การตรวจสอบและแก้ไขข้อผิดพลาดหลังการผลิตชิปเป็นขั้นตอนสุดท้ายในการพัฒนาวงจรรวม เซมิ คอนดักเตอร์

ในกระบวนการผลิตก่อนการผลิตชิป วิศวกรจะทดสอบอุปกรณ์ในสภาพแวดล้อมเสมือนจริงด้วย เครื่องมือ จำลองการเลียนแบบและการตรวจสอบอย่างเป็นทางการ ที่ซับซ้อน ในทางตรงกันข้าม การทดสอบการตรวจสอบหลังการผลิตชิปจะเกิดขึ้นบนอุปกรณ์จริงที่ทำงานด้วยความเร็วสูงในแผงวงจรระบบเชิงพาณิชย์ในโลกแห่งความเป็นจริง โดยใช้เครื่องมือวิเคราะห์ลอจิกและเครื่องมือ ที่ใช้การยืนยัน

บริษัทเซมิคอนดักเตอร์ขนาดใหญ่ทุ่มเงินหลายล้านดอลลาร์ในการสร้างชิ้นส่วนใหม่ๆ ซึ่งเป็น " ต้นทุนจม " ของการออกแบบและการผลิต ดังนั้นจึงจำเป็นอย่างยิ่งที่ชิปใหม่จะต้องทำงานได้อย่างสมบูรณ์และตรงตามข้อกำหนด และต้องส่งมอบสู่ตลาดภายในระยะเวลาที่ผู้บริโภคกำหนด แม้แต่ความล่าช้าเพียงไม่กี่สัปดาห์ก็อาจทำให้สูญเสียเงินหลายสิบล้านดอลลาร์ การตรวจสอบหลังการผลิตชิปจึงเป็นหนึ่งในขั้นตอนที่สำคัญที่สุดในการนำการออกแบบไปใช้ให้ประสบความสำเร็จ

ชิปที่ประกอบด้วยองค์ประกอบตรรกะ 500,000 ชิ้น คือสมองซิลิคอนที่อยู่ภายในโทรศัพท์มือถือ เครื่องเล่น MP3 เครื่องพิมพ์คอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ต่อพ่วง โทรทัศน์ดิจิทัล ระบบถ่ายภาพทางการแพทย์ ชิ้นส่วนที่ใช้ในด้านความปลอดภัยและความสะดวกสบายในการขนส่ง และแม้แต่ระบบบริหารจัดการอาคาร ไม่ว่าจะเป็นเพราะการใช้งานอย่างแพร่หลายในหมู่ผู้บริโภค หรือเพราะการใช้งานที่สำคัญยิ่ง ผู้ผลิตจึงต้องมั่นใจอย่างยิ่งว่าอุปกรณ์นั้นได้รับการตรวจสอบอย่างละเอียดถี่ถ้วนแล้ว

วิธีที่ดีที่สุดในการสร้างความมั่นใจในระดับสูงคือการใช้ประโยชน์จากการตรวจสอบก่อนการผลิตชิป (pre-silicon verification) ซึ่งอาจคิดเป็นสัดส่วนมากถึง 30% ของต้นทุนโดยรวมของการดำเนินการ และใช้ความรู้ดังกล่าวในระบบหลังการผลิตชิป (post-silicon system) ปัจจุบัน งานส่วนใหญ่เหล่านี้ทำด้วยมือ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งที่อธิบายถึงต้นทุนที่สูงในการตรวจสอบระบบ อย่างไรก็ตาม มีเครื่องมือบางอย่างที่เพิ่งได้รับการพัฒนาขึ้นมาเพื่อช่วยในการตรวจสอบระบบหลังการผลิตชิปโดยอัตโนมัติ

สภาพแวดล้อมการออกแบบโดยใช้การจำลองมีข้อได้เปรียบอย่างมากในด้านความสามารถในการสังเกตการณ์ ที่สมบูรณ์แบบ ซึ่งหมายความว่าผู้ออกแบบสามารถมองเห็นสัญญาณใด ๆ ได้เกือบตลอดเวลา อย่างไรก็ตาม สภาพแวดล้อมเหล่านี้มีข้อจำกัดในด้านปริมาณข้อมูลที่สามารถสร้างได้ในระหว่างการตรวจสอบระบบหลังการผลิตชิป อุปกรณ์ที่ซับซ้อนหลายอย่างจะแสดงปัญหาหลังจากทดสอบไปแล้วหลายวันหรือหลายสัปดาห์ และอุปกรณ์เหล่านั้นจะสร้างข้อมูลจำนวนมหาศาลซึ่งต้องใช้เวลาหลายศตวรรษในการสร้างซ้ำบนโปรแกรมจำลอง โปรแกรมจำลองที่ใช้ FPGAซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเทคนิคการใช้งานส่วนใหญ่ มีความเร็วมากกว่าโปรแกรมจำลองซอฟต์แวร์ แต่จะไม่สามารถให้การทดสอบที่ครอบคลุมในความเร็วของระบบที่จำเป็นสำหรับความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ได้

ยิ่งไปกว่านั้น ปัญหาการตรวจสอบหลังการผลิตชิปกำลังแย่ลงเรื่อยๆ เนื่องจากความซับซ้อนของการออกแบบเพิ่มขึ้นอันเนื่องมาจากความก้าวหน้าอย่างมากในกระบวนการผลิตวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ ระยะเวลาตั้งแต่การผลิตชิปต้นแบบ หรือที่เรียกว่า "ชิปตัวแรก" ไปจนถึงการผลิตจำนวนมากนั้นเพิ่มขึ้น และข้อผิดพลาดก็อาจหลุดรอดไปถึงลูกค้าได้ ค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้องกับการรักษาความปลอดภัยด้านทรัพย์สินทางปัญญาก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ปัจจุบันอุตสาหกรรมมุ่งเน้นไปที่เทคนิคที่ช่วยให้นักออกแบบสามารถชดเชยการลงทุนในการตรวจสอบก่อนการผลิตชิปไปสู่การตรวจสอบหลังการผลิตชิปได้ดียิ่งขึ้น โซลูชันที่ดีที่สุดเหล่านี้ช่วยให้สามารถมองเห็นการทำงานในระดับสายไฟบนชิปได้อย่างอัตโนมัติ ในราคาที่เหมาะสมและปรับขนาดได้

การตรวจสอบหลังการผลิตชิป (Post-silicon validation) ครอบคลุมความพยายามในการตรวจสอบทั้งหมดที่ทุ่มเทให้กับระบบหลังจากที่ได้ต้นแบบชิปชุดแรกออกมาแล้ว แต่ก่อนที่จะวางจำหน่ายผลิตภัณฑ์ ในอดีต ความพยายามส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่การตรวจสอบด้านไฟฟ้าของการออกแบบ หรือการวินิจฉัยข้อบกพร่องในการผลิตที่เป็นระบบ แต่ในปัจจุบัน ความพยายามส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่การตรวจสอบการทำงานของระบบ (Functional System Validation) แนวโน้มนี้ส่วนใหญ่เกิดจากความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้นของระบบดิจิทัล ซึ่งจำกัดขอบเขตการตรวจสอบที่ได้จากวิธีการตรวจสอบก่อนการผลิตชิปแบบดั้งเดิม ส่งผลให้ข้อบกพร่องในการทำงานจำนวนหนึ่งยังคงหลงเหลืออยู่ในชิปที่ผลิตแล้ว และหน้าที่ของการตรวจสอบหลังการผลิตชิปคือการตรวจจับและวินิจฉัยข้อบกพร่องเหล่านั้น เพื่อไม่ให้หลุดรอดไปสู่ระบบที่วางจำหน่าย ข้อบกพร่องในหมวดหมู่นี้มักเป็นข้อบกพร่องระดับระบบและสถานการณ์กรณีพิเศษที่หายากซึ่งซ่อนอยู่ลึกในพื้นที่สถานะการออกแบบ เนื่องจากปัญหาเหล่านี้ครอบคลุมโมดูลการออกแบบจำนวนมาก จึงยากที่จะระบุได้ด้วยเครื่องมือตรวจสอบก่อนการผลิตชิป ซึ่งมีข้อจำกัดด้านความสามารถในการขยายขนาดและประสิทธิภาพ

ในทางกลับกัน การตรวจสอบหลังการผลิตชิปซิลิคอนมีข้อดีคือประสิทธิภาพสูงมาก เนื่องจากทำการทดสอบโดยตรงกับชิปซิลิคอนที่ผลิตแล้ว ในขณะเดียวกันก็ก่อให้เกิดความท้าทายหลายประการต่อวิธีการตรวจสอบแบบดั้งเดิม เนื่องจากความสามารถในการสังเกตภายในที่จำกัดและความยากลำบากในการปรับเปลี่ยนชิปซิลิคอนที่ผลิตแล้ว ปัจจัยทั้งสองนี้ส่งผลให้เกิดความท้าทายอย่างมากในการวินิจฉัยและแก้ไขข้อผิดพลาด

• ระบบอัตโนมัติการออกแบบอิเล็กทรอนิกส์
• รายชื่อบริษัท EDA
• ขั้นตอนการออกแบบ (EDA)

• แนวทางใหม่สำหรับการตรวจสอบและแก้ไขข้อบกพร่องของซิลิคอนภายในระบบ
• การตรวจสอบความถูกต้องของโปรเซสเซอร์ Intel Pentium 4
• โซลูชันการตรวจสอบความถูกต้องหลังการผลิตชิปที่เน้นทรัพย์สินทางปัญญาที่ดีขึ้น สร้างโอกาสใหม่ด้านทรัพย์สินทางปัญญา
• การวินิจฉัยเพื่อการตรวจสอบความถูกต้องของการออกแบบ