SoC芯片作為典型的高精尖產業創新成果,芯片設計者需要在一顆小小的硅片上,規劃幾千萬甚至數百億的晶體管,從微米級到納米級再到正在探索的量子級。一顆芯片從設計到投入使用,要歷經5000多道工序,它可能是世界上最細微也是最宏大的工程。
為了保證產品質量,芯片從設計、制造到封裝,每一個環節都要進行反復多次的檢測和驗證。站在芯片設計企業的角度,測試和驗證的工作量及重要性不亞于設計本身,流片前對整個SoC的設計進行功能驗證仿真,節省了反復流片驗證的巨額成本。流片后復雜系統的軟硬件協同驗證、復雜應用場景的功能性驗證等,確保芯片產品的高質量。
無論哪一個環節的測試和驗證,都需要用到工具或實驗設備。“工欲善其事,必先利其器”,這篇文章將介紹紫光展銳的全流程質量保證體系。
流片前 | 仿真測試
芯片有別于其他產品,一次流片費用成百上千萬美金,芯片內一個微小的邏輯錯誤就能帶來巨額損失。因此,在流片前,需要進行仿真測試( Pre-Silicon Simulation),模擬芯片的真實使用環境和軟件配置進行測試,以保證100%的設計功能正確性。
今天的SoC芯片已經是超大規模集成電路了,動輒數千萬門的電路,采用各種高精尖技術,如何高效驗證設計的正確性是一項不小的挑戰。所以整合算法及ASIC功能搭建了多種驗證平臺,對各模塊的單元、鏈路、接口、功能以及MIPs進行評估驗證,保證了流片的成功率,這里依次介紹下各類仿真驗證平臺:
IP功能仿真驗證平臺—— 基于FPGA的IP級驗證環境,覆蓋所有IP,關注覆蓋率。
IP集成仿真驗證平臺—— 基于FPGA的多級鏈路驗證環境,以組合關系進行枚舉測試用例,確保基礎時序正確性。
系統低功耗仿真驗證平臺——基于HAPS(High Attitude Platform Station,高空平流層電臺)以及Palladium XP系統仿真平臺建立的單元、子系統以及全系統的低功耗仿真驗證。
系統性能仿真驗證平臺—— 基于HAPS系統的微觀級系統性能極限驗證。
軟件子系統仿真驗證平臺——基于HAPS系統的向量仿真平臺,覆蓋用例到百萬級。
軟件全系統仿真驗證平臺——基于HAPS系統搭配數字IQ儀表的全鏈路閉環驗證平臺,以十萬級的測試用例,遍歷信令場景。
射頻系統仿真驗證平臺—— 通過模擬基帶進行射頻系統的接口和基本功能驗證。
通過“過五關斬六將”的層層驗證,確保芯片驗證的可靠性,為芯片回片做好充足的準備。
這里需要介紹下紫光展銳的仿真加速實驗室,它承擔著EDA仿真測試,驗證功能正確性,評估功耗和性能,FPGA原型驗證等任務,因此仿真加速實驗室也造價高昂,一個仿真加速實驗室的投建成本就高達幾千萬美金。
流片后 | 系統級測試
流片前和流片后的測試,最大的區別可以理解為流片前只有設計圖紙,流片后手上能夠拿到實際的芯片,可以將芯片安裝在系統板上,進行相應的功能和性能測試,這就是系統級測試,而這個時候的驗證就更多的依賴實驗室設備了。
依次介紹下展銳面向系統級測試的實驗室:
電信號檢測實驗室——測量各種板級信號質量,包括信號的幅度、紋波、抖動、上升時間、下降時間、眼圖、頻度、精度等指標;
天線檢測實驗室——測試產品的發射和接收性能指標;
熱測試實驗室——測試產品在各個工作狀態下的溫度變化;
蜂窩通信綜合測試實驗室——對2G/3G/4G/5G蜂窩通信產品進行基本通信功能、網絡設備參數以及在復雜環境下的通信性能進行測試驗證;
蜂窩通信一致性測試實驗室——對2G/3G/4G/5G等蜂窩通信,基于GCF(Global Certification Forum,全球認證論壇)/PTCRB(PCS Type Certification Review Board,PCS型號認證委員會)測試規范,以及CMCC/CUCC/CTCC等企業標準進行一致性測試,包括射頻、無線資源管理、協議、機卡等用例;
短距通信綜合測試實驗室——對Wi-Fi/藍牙等短距通信技術的特性、基本功能、性能、穩定性進行測試;
WFA 預認證實驗室——提供Wi-Fi 6/Wi-Fi 5/Wi-Fi 4/WPA 3等14項WFA預認證測試,測試結果可與第三方WFA認證實驗室互認,并獲得證書;
產品穩定性測試實驗室——對通信和平臺系統穩定性進行驗收,對穩定性質量進行評估,以APR為主的評估指標達到國際Tier 1終端品牌及運營商的質量要求;
功耗測試實驗室——對芯片整體解決方案進行系統功耗測試,覆蓋2G/3G/4G/5G、Wi-Fi/藍牙/GNSS、平臺多媒體等領域,對CMCC/CTCC/CUCC等運營商進行功耗預認證,評估產品功耗benchmark和競爭力;
GNSS定位導航測試實驗室——測試GNSS定位、輔助融合定位、協議一致性等定位導航性能,基于GCF規范、國內外運營商入網和入庫測試標準進行測試驗證,對多模多頻高精度定位、慣性導航等定位技術進行系統性測試驗證;
谷歌預認證實驗室——對CTS、CTS Verify、CTS on GSI、GTS、STS等8項Android平臺兼容性能力進行預測試,測試通過可快速獲得第三方實驗室認證及谷歌GMS許可權;
平臺系統性能實驗室——對平臺系統進行性能質量評估,包含Benchmark測試、應用操作時延、流暢性、用戶場景性能體驗、性能自動化測試等;
多媒體測試實驗室——對多媒體整體能力和質量進行評估,包括音頻、視頻、顯示、相機等模塊的功能及性能測試、效果類體驗測試、高低溫測試、自動化迭代測試,以及benchmark和競爭力評估;
Camera光學測試實驗室——對camera圖像質量進行評估、benchmark測試、Sensor認證、閃光燈標定、3A算法標定、ISP算法驗證等,達到Tier 1終端品牌及運營商的camera圖像客觀質量標準。
國際標準質量管理體系
紫光展銳經過多年的技術積累,建成了集芯片研發與生產測試、軟件測試、硬件測試、客戶服務與測試的全流程質量保證體系——紫光展銳全球創新測試中心,實驗室分布在上海、北京、深圳、重慶、臺北、印度新德里等城市。
紫光展銳全球創新測試中心通過了CNAS認可,是全球認證論壇GCF的會員,擁有國際TMMi組織認可的軟件測試成熟度模型集成最高級別認證——L5認證。全球創新測試中心還通過了中國移動、中國電信、中國聯通的技術能力認證與驗收,與三大運營商成立了聯合測試實驗室。展銳測試中心的規模和技術能力符合國際標準質量管理體系。
CNAS,即中國合格評定國家認可委員會,根據國際標準ISO17025(檢測和校準實驗室能力的通用要求), 對國內實驗室進行能力評定,符合標準要求的被納入《國家認可實驗室名錄》。
全球認證論壇GCF(Global Certification Forum,簡稱為GCF),這是一個由全球多家運營商和手機廠家組成的全球性組織,設定了一系列一致性測試的里程碑,制定了測試用例、平臺認證以及終端產品認證注冊的流程。紫光展銳全球測試中心成為全球認證論壇GCF會員,獲得RTO(認可測試機構)資質,具備按國際標準開展檢測服務并出具報告的技術能力。
TMMi 全稱為Test Maturity Model integration(測試能力成熟度集成),是目前國際上具有權威影響力的測試組織成熟度評估模型,由TMMi基金會開發,旨在支持世界各地的組織改進其軟件和系統測試成熟度,其認證體系是企業軟件產品質量管理水平最有力的資質證明。紫光展銳全球創新測試中心通過TMMi最高等級——L5級認證,標志著紫光展銳在測試風險評估機制、測試過程量化管理、缺陷預防機制,以及測試組織成熟度邁入國際領先水平。
獲得國內外各種認證機構及組織的認可及授權,不僅需要重金投入的檢測設備,獨立測試方案開發能力,豐富測試經驗的專業技術人員,還得有科學高效的管理及測試流程,這些都是紫光展銳為不斷提升客戶服務水平而打造的能力中心。
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原文標題:芯片產業科普第二期 | 一文揭秘何為 “全流程質量保證體系”
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