當前電子產品最重要的趨勢之一是收集和分析大數據，以獲得成本、功耗、性能和可靠性方面的優勢。這在芯片開發流程中變得越來越普遍。例如，從模擬回歸中收集的數據可以幫助調試和達到覆蓋率目標。機器學習 （ML） 使用許多通過實現（邏輯綜合和布局）工具的結果來優化設計的功耗、性能和面積 （PPA） 特性?，F在，在項目的硅前階段，數據在多個點被挖掘和利用，但直到最近，一旦芯片被制造出來，這個過程就停止了。隨著設計人員向硅添加結構，在芯片啟動、生產測試和現場最終產品中的部署期間提供反饋，這種情況正在迅速改變。

如果芯片會說話，他們能告訴制造它們的公司什么？首先，數據可能表明芯片可以在降低的電壓下運行，同時仍能實現相同的性能。這具有明顯而有價值的好處。較低的電壓對硅的壓力較小，并可能延長產品壽命和可靠性。更少的電力意味著更低的使用最終產品的成本，減少發電和冷卻，并減少對環境的影響。片上系統 （SoC） 設計中使用的動態電壓和頻率調節 （DVFS） 技術提供了更多節能機會。數據分析可以為如何改變電壓和時鐘速率以優化生產使用中的性能和功耗提供有價值的指導。

來自現場的反饋可能會導致更好的測試模式，以提高制造質量或更有效地分箱零件。來自現場和芯片測試的見解可能會帶來更好的故障預測和長期可靠性。這些數據可能會在開發流程中提供更遠的好處，改進未來幾代芯片的設計變體。來自許多芯片的參數化現場數據可實現更精確的電路模型，這些模型與實際硅更好地相關。芯片可以設計為具有更好的DVFS功能和PPA優化。確實有很多機會使用芯片“傳達”的信息來學習和改進。

如今，通過在制造芯片中加入路徑裕量監控器（PMM）IP單元，可以獲得所有這些優勢。PMM 單元在芯片以任務模式運行時，以非侵入式方式提供硅狀態的細粒度可觀察性。它們測量實際功能路徑的延遲，而不會影響任務邏輯的操作。這使得它們與環形振蕩器和過程、電壓和溫度（PVT）監測器完全互補，后者測量環境參數與結構參數。每個PMM單元選擇來自功能路徑的信號作為其輸入。從附近的信號集合中進行選擇，可以在多個功能路徑之間共享一個PMM。這些路徑應具有較高的切換速率，并且類似于關鍵路徑或包含易受時間推移而降級的設備。所選信號被鎖存到陰影觸發器中，并通過一系列延遲元件饋送。

在延遲鏈的每個階段，將路徑裕量與陰影觸發器進行比較。經過一系列比較后，可以通過檢測捕獲觸發器的故障點來確定裕量。從芯片上的許多路徑收集測量值，可以全面了解時序裕量。由于局部熱點，芯片的不同區域可能表現不同，并且由于電壓和溫度變化，單個路徑的測量值可能會隨著時間的推移而變化。許多芯片的測量顯示了工藝變化的影響。所有這些不同的數據都必須在現場收集，在某種中央樞紐中收集，并進行智能分析，以獲得前面提到的那種見解和優化。將路徑裕量數據與其他類別的傳感器（如環境或功能傳感器）相結合，可以打開一個用例領域。

Synopsys SiliconMAX 硅生命周期管理 （SLM） 平臺具備提供 PMM 解決方案的所有功能。其中包括 SiliconMAX 路徑裕量監控 IP，用于測量測試或現場真實路徑的時序裕量，以及 Synopsys SiliconDash，用于在云中執行分析并根據收集的數據提供見解。該解決方案提供了多種功能，可自動使用 PMM IP，并將其用于芯片開發、測試和現場。在PMM插入過程中，PMM單元被系統地放置在芯片上，以精細的物理分辨率精確捕獲硅的狀態。該流程還插入了一個 PMM 控制器來管理多組 PMM 單元的配置和數據收集，并為配置和結果添加內部存儲器存儲?？刂破骶哂袙呙桄湗?、用于芯片測試期間訪問的 IEEE 1500 接口和用于現場訪問的 APB 接口。

對芯片內的運營利潤有更大的可見性和洞察力，這有巨大的好處。在先進的技術節點上，設備之間和模具之間的工藝差異增加。此外，隨著導線電阻和晶體管特性隨著時間的推移而變化，老化正成為一個主要的可靠性問題。深入了解硅是監控和跟蹤技術和老化對時序裕量影響的唯一方法。路徑裕量監控方法是一種成熟的方法，可根據實際可用裕量最大限度地提高性能和功耗。

審核編輯：郭婷