Zuverlässigkeit über den gesamten Produktlebenszyklus Cadence präsentiert erste Design-for-Reliability-Lösung für Analog-ICs

Cadence Design Systems stellt mit der Legato Reliability Lösung das branchenweit erste Softwareprodukt vor, das die Design-Herausforderungen von hochzuverlässigen integrierten Analog- und Mixed-Signal-Schaltungen (IC) für Automotive-, Medizintechnik-, Industrie-, und Luft - und Raumfahrt sowie Verteidigungsanwendungen adressiert. Die Legato Reliability Lösung stellt Analog-Entwicklern dadurch Tools zur Verfügung, um die Zuverlässigkeit ihrer Designs über den gesamten Produktlebenszyklus vom ersten Test, über den aktiven Einsatz bis zur Alterung sicherstellen zu können.

Auf der Basis des Spectre Accelerated Parallel Simulator (APS) und der Virtuoso Custom IC-Design-Plattform integriert die Legato Reliability Lösung die verschiedenen Fähigkeiten in ein intuitives Cockpit. Die Lösung adressiert dabei die Zuverlässigkeitsaspekte in allen drei Phasen des Produktlebenszyklus:

• Analoge-Fehleranalyse

- Diese kann die Analog-Fehlersimulation um einen Faktor von bis zu 100 beschleunigen, reduziert die Testkosten und vermeidet unerkannte Produktionsfehler, welche die Hauptursache für den frühzeitigen Ausfall von IC-Designs sind.

• Elektrothermische Analyse

- Der Entwickler kann damit eine thermische Überlastung vermeiden und somit Frühausfälle während der Nutzungsdauer des Produktes reduzieren.

• Fortschrittliche Alterungsanalyse

- Diese ermöglicht eine genaue Vorhersage der Produktabnutzung durch Temperatur und Prozessschwankungen.

„Da die Elektronik zu den Schlüsselelementen in vielen anwendungskritischen Anwendungen gehört, ist das Design von Chips inzwischen eine riesige Herausforderung, da diese die Anforderungen über den kompletten Produktlebenszyklus erfüllen müssen", sagt Tom Beckley, Senior Vice President von Cadence und General Manager der Custom IC and PCB Group. „Die Entwickler müssen bei der Entwicklung den kompletten Lebenszyklus im Blick haben. Dazu gehört auch die Vermeidung von nicht erkannten Fehlern, die zu Feldausfällen am Anfang des Lebenszyklus führen können, sowie die Verhinderung von thermischer Überlastung beim Betrieb unter extremen Bedingungen, wie im Motorraum eines Autos oder für eine Nutzungsdauer von mehr als 15 Jahren. Mit unserer neuen Legato Reliability Lösung können die Entwickler diese kritischen Fragen viel früher im Design-Prozess beantworten."

Analoge-Fehleranalyse reduziert Testkosten und unerkannte Fehler

Mit dieser Veröffentlichung stellt Cadence eine Simulations-Engine vor, die eine neue Testmethodik für Analog-ICs ermöglicht: das Fehler-orientierte Testen. Dies erweitert die Testmöglichkeiten über das hinaus, was bisher nur durch funktionelle und parametrische Tests erreichbar war. Durch Fehler-orientierte Tests können die Entwickler evaluieren, ob Fertigungsfehler auftreten, die im Produktionstests nicht erkannt werden, und später Feldausfälle verursachen. Zudem kann der Wafer-Test optimiert und die Anzahl der erforderlichen Tests reduziert werden, die notwendig sind, um die angestrebte Fehlerabdeckung zu erreichen. Dies wird durch die Beseitigung der Überabdeckung und eine Reduzierung der Anzahl der Tests um bis zu 30 Prozent ermöglicht.

„Die Analog-Fehlersimulation wird für uns immer wichtiger, um die Erwartungen unserer Kunden erfüllen zu können", sagt Dieter Härle, Projekt Manager, Infineon Austria. „Wir haben die Legato Reliability Lösung geprüft und konnten die Simulationszeit um einen Faktor von mehr als 100 beschleunigen. Nach der Verifikation der Lösung planen wir nun den Einsatz in unserem Produktionsablauf."

Elektrothermische Analyse verhindert thermische Überlastung

Mit dieser Version stellt Cadence eine dynamische elektrothermische Simulations-Engine vor. Bei Automotive-Designs kommt es beim normalen Betrieb zu einer deutlichen Temperaturerhöhung durch die Verluste auf dem Chip und in der Leistungselektronik. Zusätzlich müssen diese Komponenten auch unter schwierigen Umgebungsbedingungen im Motorraum eines Autos funktionieren. Die Kombination einer hohen Verlustleistung mit einer hohen Umgebungstemperatur kann eine thermische Überlastung zur Folge haben, die zu frühzeitigen Ausfällen im Normalbetrieb führt. Mittels einer dynamischen elektrothermischen Simulation können Entwickler die Temperaturerhöhung auf dem Chip simulieren und die Funktion der Temperatur-Schutzschaltungen validieren.