SoC芯片作为典型的高精尖产业创新成果,芯片设计者需要在一颗小小的硅片上,规划几千万甚至数百亿的晶体管,从微米级到纳米级再到正在探索的量子级。一颗芯片从设计到投入使用,要历经5000多道工序,它可能是世界上最细微也是最宏大的工程。
为了保证产品质量,芯片从设计、制造到封装,每一个环节都要进行反复多次的检测和验证。站在芯片设计企业的角度,测试和验证的工作量及重要性不亚于设计本身,流片前对整个SoC的设计进行功能验证仿真,节省了反复流片验证的巨额成本。流片后复杂系统的软硬件协同验证、复杂应用场景的功能性验证等,确保芯片产品的高质量。
无论哪一个环节的测试和验证,都需要用到工具或实验设备。“工欲善其事,必先利其器”,这篇文章将介绍紫光展锐的全流程质量保证体系。
流片前 | 仿真测试
芯片有别于其他产品,一次流片费用成百上千万美金,芯片内一个微小的逻辑错误就能带来巨额损失。因此,在流片前,需要进行仿真测试( Pre-Silicon Simulation),模拟芯片的真实使用环境和软件配置进行测试,以保证100%的设计功能正确性。
今天的SoC芯片已经是超大规模集成电路了,动辄数千万门的电路,采用各种高精尖技术,如何高效验证设计的正确性是一项不小的挑战。所以整合算法及ASIC功能搭建了多种验证平台,对各模块的单元、链路、接口、功能以及MIPs进行评估验证,保证了流片的成功率,这里依次介绍下各类仿真验证平台:
IP功能仿真验证平台—— 基于FPGA的IP级验证环境,覆盖所有IP,关注覆盖率。
IP集成仿真验证平台—— 基于FPGA的多级链路验证环境,以组合关系进行枚举测试用例,确保基础时序正确性。
系统低功耗仿真验证平台——基于HAPS(High Attitude Platform Station,高空平流层电台)以及Palladium XP系统仿真平台建立的单元、子系统以及全系统的低功耗仿真验证。
系统性能仿真验证平台—— 基于HAPS系统的微观级系统性能极限验证。
软件子系统仿真验证平台——基于HAPS系统的向量仿真平台,覆盖用例到百万级。
软件全系统仿真验证平台——基于HAPS系统搭配数字IQ仪表的全链路闭环验证平台,以十万级的测试用例,遍历信令场景。
射频系统仿真验证平台—— 通过模拟基带进行射频系统的接口和基本功能验证。
通过“过五关斩六将”的层层验证,确保芯片验证的可靠性,为芯片回片做好充足的准备。
这里需要介绍下紫光展锐的仿真加速实验室,它承担着EDA仿真测试,验证功能正确性,评估功耗和性能,FPGA原型验证等任务,因此仿真加速实验室也造价高昂,一个仿真加速实验室的投建成本就高达几千万美金。
流片后 | 系统级测试
流片前和流片后的测试,最大的区别可以理解为流片前只有设计图纸,流片后手上能够拿到实际的芯片,可以将芯片安装在系统板上,进行相应的功能和性能测试,这就是系统级测试,而这个时候的验证就更多的依赖实验室设备了。
依次介绍下展锐面向系统级测试的实验室:
电信号检测实验室——测量各种板级信号质量,包括信号的幅度、纹波、抖动、上升时间、下降时间、眼图、频度、精度等指标;
天线检测实验室——测试产品的发射和接收性能指标;
热测试实验室——测试产品在各个工作状态下的温度变化;
蜂窝通信综合测试实验室——对2G/3G/4G/5G蜂窝通信产品进行基本通信功能、网络设备参数以及在复杂环境下的通信性能进行测试验证;
蜂窝通信一致性测试实验室——对2G/3G/4G/5G等蜂窝通信,基于GCF(Global Certification Forum,全球认证论坛)/PTCRB(PCS Type Certification Review Board,PCS型号认证委员会)测试规范,以及CMCC/CUCC/CTCC等企业标准进行一致性测试,包括射频、无线资源管理、协议、机卡等用例;
短距通信综合测试实验室——对Wi-Fi/蓝牙等短距通信技术的特性、基本功能、性能、稳定性进行测试;
WFA 预认证实验室——提供Wi-Fi 6/Wi-Fi 5/Wi-Fi 4/WPA 3等14项WFA预认证测试,测试结果可与第三方WFA认证实验室互认,并获得证书;
产品稳定性测试实验室——对通信和平台系统稳定性进行验收,对稳定性质量进行评估,以APR为主的评估指标达到国际Tier 1终端品牌及运营商的质量要求;
功耗测试实验室——对芯片整体解决方案进行系统功耗测试,覆盖2G/3G/4G/5G、Wi-Fi/蓝牙/GNSS、平台多媒体等领域,对CMCC/CTCC/CUCC等运营商进行功耗预认证,评估产品功耗benchmark和竞争力;
GNSS定位导航测试实验室——测试GNSS定位、辅助融合定位、协议一致性等定位导航性能,基于GCF规范、国内外运营商入网和入库测试标准进行测试验证,对多模多频高精度定位、惯性导航等定位技术进行系统性测试验证;
谷歌预认证实验室——对CTS、CTS Verify、CTS on GSI、GTS、STS等8项Android平台兼容性能力进行预测试,测试通过可快速获得第三方实验室认证及谷歌GMS许可权;
平台系统性能实验室——对平台系统进行性能质量评估,包含Benchmark测试、应用操作时延、流畅性、用户场景性能体验、性能自动化测试等;
多媒体测试实验室——对多媒体整体能力和质量进行评估,包括音频、视频、显示、相机等模块的功能及性能测试、效果类体验测试、高低温测试、自动化迭代测试,以及benchmark和竞争力评估;
Camera光学测试实验室——对camera图像质量进行评估、benchmark测试、Sensor认证、闪光灯标定、3A算法标定、ISP算法验证等,达到Tier 1终端品牌及运营商的camera图像客观质量标准。
国际标准质量管理体系
紫光展锐经过多年的技术积累,建成了集芯片研发与生产测试、软件测试、硬件测试、客户服务与测试的全流程质量保证体系——紫光展锐全球创新测试中心,实验室分布在上海、北京、深圳、重庆、台北、印度新德里等城市。
紫光展锐全球创新测试中心通过了CNAS认可,是全球认证论坛GCF的会员,拥有国际TMMi组织认可的软件测试成熟度模型集成最高级别认证——L5认证。全球创新测试中心还通过了中国移动、中国电信、中国联通的技术能力认证与验收,与三大运营商成立了联合测试实验室。展锐测试中心的规模和技术能力符合国际标准质量管理体系。
CNAS,即中国合格评定国家认可委员会,根据国际标准ISO17025(检测和校准实验室能力的通用要求), 对国内实验室进行能力评定,符合标准要求的被纳入《国家认可实验室名录》。
全球认证论坛GCF(Global Certification Forum,简称为GCF),这是一个由全球多家运营商和手机厂家组成的全球性组织,设定了一系列一致性测试的里程碑,制定了测试用例、平台认证以及终端产品认证注册的流程。紫光展锐全球测试中心成为全球认证论坛GCF会员,获得RTO(认可测试机构)资质,具备按国际标准开展检测服务并出具报告的技术能力。
TMMi 全称为Test Maturity Model integration(测试能力成熟度集成),是目前国际上具有权威影响力的测试组织成熟度评估模型,由TMMi基金会开发,旨在支持世界各地的组织改进其软件和系统测试成熟度,其认证体系是企业软件产品质量管理水平最有力的资质证明。紫光展锐全球创新测试中心通过TMMi最高等级——L5级认证,标志着紫光展锐在测试风险评估机制、测试过程量化管理、缺陷预防机制,以及测试组织成熟度迈入国际领先水平。
获得国内外各种认证机构及组织的认可及授权,不仅需要重金投入的检测设备,独立测试方案开发能力,丰富测试经验的专业技术人员,还得有科学高效的管理及测试流程,这些都是紫光展锐为不断提升客户服务水平而打造的能力中心。
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原文标题:芯片产业科普第二期 | 一文揭秘何为 “全流程质量保证体系”
文章出处:【微信号:gh_2c8fa897d02f,微信公众号:紫光展锐UNISOC】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。
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