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アナログIC用信頼性考慮設計ソリューション
「 Legato Reliability Solution 」

ICチップに必要な信頼性

今年の夏休みの予定はもうお決まりでしょうか。

自動車や飛行機などを使って旅行に行かれる方もいらっしゃるかと思いますが、それら移動手段を使って安全で快適に目的地まで到着したいですよね。
 

自動車や飛行機をはじめ、医療、工業、防衛アプリケーションなどで使用されるICチップには、厳しい環境下でも長期間故障しない、非常に高い信頼性が求められます。
 

しかし、信頼性の高いチップを設計し提供することは必ずしも容易ではありません。特にアナログのICチップでは

• 出荷前のテスト漏れや設計時の不具合
• 熱によるオーバーストレスや早期故障
• 製造ばらつきと経年劣化の組み合わせによる故障

などを十分に考慮する必要があり、これまでそれらの作業は長い時間と多くの人手を必要としてきました。

Legato Reliability Solutionとは

Legato Reliability Solutionはこれら課題を効率的に解決し、信頼性の高いアナログ・ミックスシグナルチップを設計するためのVirtuoso®カスタムIC設計プラットフォームをベースにした新しい設計ツールです。具体的には下記3つの機能によって構成されています。
 

１） アナログ故障解析

IC出荷前に行うテストによって製造上の欠陥を含むICを全て見つけられるかどうかは製品の信頼性を確保する上で非常に重要です。

Legato Reliability Solutionのアナログ故障解析はVirtuoso ADE およびSpectre APSを使い、製造上の欠陥を意図的に挿入したシミュレーションを行うことが可能です。

これにより製品の出荷前に行うテストプログラムが、製造上の欠陥を見つけられない理由を理解することができ、その結果、テスト漏れやIC設計の初期故障となる原因の除去、テストコストの削減につながります。
 

図１　Virtuoso ADE の故障解析結果画面

 

２）電気-熱解析

通常の動作寿命の間における故障の主な原因の1つは、熱の過負荷によるものです。

例えば、アクチュエータを駆動するデバイスは高出力で動作し、これによりデバイスの温度がさらに上昇します。（図 2）

Legato Reliability Solutionの電気-熱解析は、熱抽出エンジンにより生成される熱モデルとSpectre APSの過渡解析を利用し、ダイの温度変化による回路性能への影響を確認することができます。これにより、製品の熱によるオーバーストレスを防止し、早期故障を回避することが可能になります。
 

図２　ホット・スポットに関するセンサーの配置と、ピーク温度と実温度の時間経過の比較

 

３） 先進的な経年劣化解析

長期間のデバイス寿命を確保するためには、ストレスの影響によるデバイス劣化を正確に予測することが重要です。

Legato Reliability Solutionの先進的な経年劣化解析は、ホットキャリア注入（HCI）やバイアス温度不安定性（BTI）に起因するデバイス劣化をシミュレーションする信頼性解析に加え、温度とプロセスばらつきの影響を同時に考慮することが可能です。これにより、デバイス劣化の全ての要因を取り込むことが出来、デバイスの動作寿命のより正確な見積もりが可能になります。
 

図３　プロセスばらつきの有無によるVth劣化解析の比較

最後に

Legato Reliability Solutionは、車載、医療、工業、航空宇宙、防衛アプリケーションなどに向けたアナログおよびミックスシグナルIC設計における信頼性の課題に対応する業界初のソフトウェア製品で、初期テストから稼動期間、経年劣化まで、製品のライフサイクル全体で設計の信頼性を管理するために必要なツールをアナログ設計者に提供します。

Legato Reliability Solutionはもう間もなく2018年下半期にリリース予定です。ツールの詳細については、

http://www.cadence.com/go/legatoreliability

もあわせてご参照ください。

 

テクノロジーセールスリード

カスタムIC&シミュレーション

実石　泰一

 

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E-mail：cdsj_info@cadence.com