Unter der Bezeichnung TestKompress stellt Mentor Graphics eine neue Design-for-Test-Technologie vor, die zu einer beträchtlichen Senkung der Testkosten von Halbleitern führt. Welche Bedeutung diese Reduzierung in der Praxis hat und wie sie erreicht werden kann, schildert Walden Rhines im Interview mit DESIGN & VERIFICATION.
▪ Warum ist die Senkung der Testkosten für Ihre Kunden ein so wichtiges Thema geworden?
Rhines: Für die meisten Kunden, mit denen wir gesprochen haben, sind die Testkosten der Bestandteil der Gesamtproduktionskosten, der nicht nur am stärksten wächst, sondern schon heute den größten Anteil an den Gesamtkosten bildet – in Einzelfällen kann dieser bis zu 50 % der Produktionskosten ausmachen. Wesentlich werden die Kosten natürlich schon durch die teuren Testgeräte bestimmt. Wenn ein 2 Mio. teuerer Tester mehrere Minuten mit dem Testen eines Testgegenstands beschäftigt ist, sammeln sich schnell immense Testkosten pro Stück an. Zudem fallen weitere Kosten im Betrieb an: Jedes Jahr rüsten die Anwender den Speicher des Testers auf, da die zu testenden Design umfangreichere Tests, mehr Testmuster und mehr Testvektoren erfordern. Kann nun der Zeitpunkt für die Aufrüstung des Speichers bzw. der Kauf eines neuen Testers hinausgezögert werden, trägt dies alleine schon zur massiven Reduzierung der Testkosten bei.
▪ Um welche Beträge geht es hier?
Rhines: Bei einer größeren 300-mm-Fab, die 20000 Waver pro Monat ausstoßen will beträgt die Testzeit für den einzelnen Waver mindestens 12 Stunden, einige Unternehmen sprechen sogar von 16 und mehr Stunden. Für komplexe VLSI sind auf jeden Fall 12 Stunden eine übliche Größe. Um die Kapazität der Fab zu testen braucht der Hersteller also etwa 200 Tester in der Testabteilung. Wenn wir von einem Preis von 2 Mio. US$ pro Tester ausgehen, belaufen sich nur die Anschaffungskosten für die Tester auf 400 Mio. US$. Selbst wenn nicht alle Tester der neuesten Generation angehören und noch anders Kosten gespart werden können, geht es immer noch um mehrere 100 Mio. US$ Investitionsbedarf. Sollen andererseits existierende Tester auf den vollständige Speicherausbau aufgerüstetet werden, sind in der Regel mehr als 100000 US$ pro Tester fällig. Entsprechend hoch sind die Einsparungspotentiale, wenn sich der Speicherbedarf um den Faktor zehn verringern lässt bzw. der Kauf mehrer Jahre in die Zukunft verschoben werden kann.
▪ Welche Verbesserung lässt sich im Durchsatz erzielen?
Rhines: Da wir mit Hilfe von TestKompress die Testzeit selbst um den Faktor zehn absenken, die Setupzeit für den Test aber davon nicht betroffen ist, liegt die Verbesserung des Durchsatzes im typischen Fall, bei dem die Test und Setup-Zeiten etwa gleich groß sind, etwa beim Faktor fünf.
▪ Welchen Einfluss wird diese Entwicklung auf das Testszenario der Zukunft haben?
Rhines: Die bisher antizipierte zukünftige Entwicklung der Designs bzw. Testsstrategien, wie sie Mentor und andere Unternehmen ihren Kunden aufgezeigt haben, ändert sich vollständig. Bei dem zu erwartenden weiter steigenden Umfang der Tests bzw. der Testvektoren wäre ohne TestKompress bald die Integration von Built-in-self-Tests in die Designs erforderlich geworden. Wenn nicht besondere Anforderungen vorliegen, ist dieser Schritt Dank der Innovation auf absehbare Zeit nicht mehr erforderlich. Durch die Komprimierung der Testdaten haben wir diesen Zeitpunkt um mindestens fünf Jähre in die Zukunft verschoben. Die Kunden können die vorhandenen Tester weitere drei oder vier Jahre einsetzen und können die gleichen Tester weiter kaufen und verwenden, selbst wenn die Zahl der Testvektoren um mehr als den Faktor 10 gegenüber aktuellen Designs wächst. Wir sind davon überzeugt, dass sich diese Technologie auch für Testzeitreduzierungen von weit mehr als den Faktor 10 ausbauen lässt.
▪ Ist der Designer in der Lage und willens sich über Testkosten Gedanken zu machen?
Rhines: Das ist ein sehr interessanter Punkt! Was ist die wesentliche Motivation für den Designer, ein Testzeitenproblem zu lösen? Welchen Vorteil hat er davon? Warum sollte er sich darum kümmern, wenn scheinbar die Produktion davon in erster Linie profitiert? In der Praxis wird von Produktionsabteilungen häufig verlangt, zu Pauschalpreisen produzieren. Wenn die Designer die Testkosten reduzieren, geben die Produktionsabteilungen diese Kosteneinsparungen an die Entwicklungsteams bzw. Auftraggeber weiter. Dies sehen auch die Designer als direkte Motivation unser Tool einzusetzen. Wird der Einkauf, der bei ASIC-Häusern einkauft, an der Reduktion von Kosten gemessen, wie dies bei einem unserer Kunden, einem großen europäischen Unternehmen der Fall ist, kann auch von dieser Abteilung der entscheidende Anstoß für den Einsatz unserer Werkzeuge erfolgen: Das ASIC-Unternehmen wird zwar einen niedrigeren Preis bei z.B. größeren Abnahmemengen akzeptieren, aber wesentliche Preissenkungen kann der Kunden nur dann durchsetzen, wenn er dafür sorgt, dass zuvor die Produktionskosten sinken. Da in die Berechnung der Preise auch eingeht, welche Tester mit welchen Speicherausbau für das Testen der in Auftrag gefertigten Produkte benötigt werden, kann hier der Wechsel zu einem Low-Cost-Tester Kostenvorteile bringen. In den meisten Fällen geht aber die Initiative von der Produktgruppe aus, die das Design auch entwickelt.
▪ Mit welcher Einarbeitungszeit muss ein Kunde rechnen?
Rhines: Setzt ein Kunde bereits ATPG- oder Scan-Technologien wie ‚FastScan‘ ein, reicht ein Tag Schulung aus, um Scan-Tests mit TestKompress zu integrieren. Dies haben unsere Erfahrungen z.B. mit der Designgruppe bei Hitchai gezeigt, die bereits FastScan verwendeten und von uns einen Tag zusätzlich geschult wurden. Die erforderlichen Abläufe sind bei FastScan und TestKompress weitgehend die gleichen, die Testmuster werden auf ähnliche Art und Weise generiert. Das Training besteht in der Regel aber aus zwei Tagen, wobei der zweite genutzt wird, um dem Kunden die Gelegenheit zu geben, die Technik in das eigene Design einzuarbeiten und zu sehen, ob Probleme auftauchen.
▪ Ab welchem Testaufwand ist es sinnvoll, das Tool einzusetzen?
Rhines: Wenn die Gesamttestkosten der Designs, die ein Unternehmen entwickelt, etwa 200000 US$ bis 500000 US$ pro Jahr überschreiten. Die untere Grenze lässt sich nicht pauschal benennen, da es neben den erwähnten Kostenvorteilen auch von geldwerten Vorteilen in Hinblick auf Kapazität und Flexibilität der Testgeräte abhängt, die das Tool bietet. Also sicher ist, wenn bei ihrem Design 500000 US$ pro Jahr Testkosten anfallen, lohnt sich die Anschaffung auf jeden Fall und amortisiert sich in den nächsten drei Jahren. Sind die Kosten höher, ist dieser Zeitraum entsprechend kürzer.
▪ Worin unterscheidet sich der Design-Flow gegenüber dem bei Scan- oder ATPG-Techniken?
Rhines: Es gibt fünf zusätzliche Anweisungen im FastScan-Interface, die für die Implementierung benötigt werden. Der Flow ist weitgehend gleich: Der erste Schritt, die Scan-Chain-Synthese, ist auch erforderlich, aber das Tool erledigt diese Aufgabe etwas anders. Der nächste Schritt, die Kreation der EDT-Logik ist automatisiert, stellt aber ein neues Element dar. Einfach gesprochen handelt es sich dabei um einen Kompressor/Dekompressor, der in das Design eingefügt wird. Der anschließende Boundary-Scan-Schritt ist der gleiche wie bei FastScan. Dann folgt die Inkrementelle Synthese, um die Scan-Chains zu synthetisieren, wie es heute schon üblich ist. Und dann schließt sich die EDT-Muster-Generierung an, die anders durchgeführt wird, aber mit dem gleichen Prozess, der in den bisher verfügbaren Flows üblich war. Es muss dafür nichts verändert werden, aber es erfolgt mit einem anderen Tool, weil die Dekomprimierung anstelle der ATPG, die sonst im FastScan-Flow erforderlich ist, durchgeführt werden muss. (jr)
In der 'toolbox' können Sie mit dem 'details'-Button ein white-paper zum obigen Interview downloaden. |
| |
|
 |
|