基于 AI 的基板校準(zhǔn)工具可準(zhǔn)確預(yù)測故障

人工智能的發(fā)展與更好的機(jī)器視覺控制相結(jié)合，為智能制造行業(yè)創(chuàng)造了至關(guān)重要的新組成部分——高精度和可擴(kuò)展的故障檢測。這項技術(shù)的前景廣闊，不僅可以提高效率，而且可以提高安全性并提供實時可見性。

AI驅(qū)動的故障檢測是工業(yè)自動化領(lǐng)域新興需求和創(chuàng)新領(lǐng)域的一個很好的例子。引起關(guān)注的部分趨勢是，在制造過程的兩個關(guān)鍵領(lǐng)域中，自動進(jìn)行故障檢測的能力至關(guān)重要–將其作為預(yù)測性維護(hù)計劃的一部分和作為質(zhì)量保證工具的一部分來檢測工廠機(jī)械中的故障，以確保制造輸出符合規(guī)格。

制造商轉(zhuǎn)移到AI故障檢測環(huán)境的主要挑戰(zhàn)之一是：確保用于訓(xùn)練AI的數(shù)據(jù)清晰無歧義。例如，人工檢查往往是主觀的，不同的檢查員會通過或未通過相同的缺陷，因此將主觀通過/失敗數(shù)據(jù)合并可能導(dǎo)致模棱兩可或矛盾的決策，從而導(dǎo)致模型不完善。即使擁有干凈的數(shù)據(jù)來訓(xùn)練AI，也只是過程的一小部分。確實，訓(xùn)練用于視覺檢查的概念驗證AI模型可能只占整個部署總時間和成本的10%。

另一個關(guān)鍵挑戰(zhàn)是確保材料和環(huán)境因素(例如照明)的一致性。這兩種方法中的任何一種更改都可能立即導(dǎo)致非常高的錯誤率，需要重新校準(zhǔn)或重新訓(xùn)練模型。然后，這需要成功的部署才能使環(huán)境變化檢測系統(tǒng)處于運行狀態(tài)。但是，除了故障檢測之外，環(huán)境變化檢測系統(tǒng)還可以提供廣泛的好處。例如，分段系統(tǒng)可能會提高工人的安全性(如果在受限區(qū)域檢測到運動，則通過自動切斷機(jī)器的動力)，監(jiān)視火、煙或其他空氣質(zhì)量危害(如灰塵或氣體泄漏)的安全性。

總部位于巴黎的 EDA 初創(chuàng)公司 Intento Design 推出了一種基于人工智能 (AI) 的工具，該工具可以為任何代工設(shè)計套件校準(zhǔn)提取的基板模型，將人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)與固態(tài)物理學(xué)相結(jié)合。該公司表示，這解決了行業(yè)需要快速準(zhǔn)確的早期故障預(yù)測，這在汽車/航空航天以及電源管理、醫(yī)療和國防應(yīng)用中至關(guān)重要。

這款名為 ID-Calibre 的新工具是其 ID-Substrate 可靠性工具的擴(kuò)展，用于早期檢測和預(yù)防所有基板寄生效應(yīng)。ID-Substrate 只需幾秒鐘即可將完整芯片的基板建模為有源 3D 物理模型，而 ID-Calibre 會校準(zhǔn)提取的基板模型。然后，這加速了對 ID-Substrate 檢測到的所有潛在基板故障區(qū)域的準(zhǔn)確預(yù)測，同時還消除了測試結(jié)構(gòu)制造和代工測量費用。

Intento Design 的首席執(zhí)行官兼創(chuàng)始人 Ramy Iskander 闡明了 ID-Calibre 如何打開新的市場機(jī)會：“ID-Calibre 消除了對經(jīng)驗校準(zhǔn)或測試結(jié)構(gòu)制造的需求，有效地為 IDM、無晶圓廠和設(shè)計帶來更好的市場競爭力和更高的投資回報率房屋。將 ID-Substrate/ID-Calibre 視為完整 AMS 芯片的行為 TCAD 仿真，比傳統(tǒng) TCAD 有限元方法快 1000 倍。”

Intento Design 專注于模擬設(shè)計自動化的設(shè)計工具和軟件。在其產(chǎn)品中，ID-Substrate 可檢測基板中存在可靠性風(fēng)險的區(qū)域。它提取寄生參數(shù)的網(wǎng)表，以幫助設(shè)計人員回注到原始網(wǎng)表或重新模擬原理圖，同時考慮基板寄生參數(shù)，并可視化制造后閂鎖風(fēng)險的潛在熱點區(qū)域。

與模擬可以持續(xù)數(shù)天的有限元建模技術(shù)不同，Intento Design 表示 ID-Substrate 模擬可在幾秒鐘內(nèi)給出準(zhǔn)確的結(jié)果。這是基于基于電路的建模，結(jié)合自適應(yīng)網(wǎng)格算法優(yōu)化元素的數(shù)量，快速生成結(jié)果而不會出現(xiàn)收斂問題或精度損失。ID-Substrate 在 Cadence 模擬設(shè)計環(huán)境中運行。

說明了 ID-Substrate/ID-Calibre 組合解決方案如何在流片和制造之前預(yù)測基板故障并指導(dǎo)布局調(diào)整。當(dāng)芯片上電時，系統(tǒng)會產(chǎn)生上電復(fù)位 (POR) 信號。ID-Substrate 分析檢測到問題區(qū)域并執(zhí)行布局調(diào)整以保護(hù) POR 模塊免受由輸出驅(qū)動器電阻開關(guān)引起的少數(shù)載流子的影響。總共 2016 個二極管、8283 個電阻器和 3309 個同質(zhì)結(jié)的提取時間為 1.606 秒。