Lepší počítačové čipy, dříve

Výzkumníci z University of Michigan vyvinuli software, který hledá chyby v čipech a navrhuje nejlepší způsob, jak je opravit. Jejich přístup řeší rostoucí problém výrobců čipů, jako jsou AMD a Intel. Vzhledem k tomu, že se tranzistory zmenšují a čipy získávají složitější konstrukce, stále převládají hardwarové chyby. V současné době může odladění prototypových čipů a jejich příprava pro sériovou výrobu trvat až rok. Nový software by mohl zkrátit dobu potřebnou k uvedení čipu na trh, snížit náklady snížením počtu prototypů a testovacích cyklů a nakonec přinést čipy s menším počtem chyb.

Digitální hubič: Nový software dokáže najít chyby v počítačových čipech a navrhnout způsoby, jak je opravit, mnohem rychleji než inženýři používající tradiční manuální přístup. Software by mohl ušetřit miliony dolarů na nákladech na prototypování a zvýšit bezpečnost čipů.

To je stále nevyřešený problém, říká Rob Rutenbar , profesor elektrického a počítačového inženýrství na Carnegie Mellon University, který dodává, že existuje velmi málo vědecké literatury o ladění křemíku. Intel může mít nějakou sofistikovanou technologii, ale nemluví o tom. Pokud víme, lidé to dělají ručně, říká Rutenbar. Mám pocit, že to není moc dobře automatizované.

Ruční ladění ponechává více prostoru pro chyby. Téměř všechny čipy, včetně mikroprocesorů, jsou chybné, říká Igor Markov , profesor elektrotechniky a informatiky na University of Michigan. Web společnosti Intel například uvádí asi 130 známých hardwarových chyb na komerčních přenosných počítačích. Většinu lze opravit stažením softwaru, ale asi 20 z nich není možné, říká Markov, a díky nim jsou počítače zranitelné vůči virům.

Markov a jeho kolega Valeria Bertacco , profesor elektrotechniky a informatiky v Michiganu, vyvinul software, který řeší problém s opravou chyb poté, co se první kolo prototypů vrátilo k výrobci čipů. Když máte první verzi čipu, není připravena dát spotřebiteli, říká Bertacco. Inženýři se musí pokusit spustit na něm operační systémy a software, aby zjistili, zda to funguje, a tento proces může trvat několik hodin až týden, v závislosti na počtu chyb v čipech.

Je velmi těžké zjistit, co je špatně, říká Bertacco. A jakmile inženýr identifikuje chybu – což může být cokoli od vodičů umístěných příliš blízko u sebe až po špatně umístěné tranzistory – není vždy jasné, jaká bude nejlepší oprava. Inženýři často opravují jeden problém, aby v dalším kole prototypů zjistili, že jejich řešení neúmyslně přidala další chyby. Výroba prototypů může trvat měsíce a jsou drahé: změna designu masek používaných k vytvoření vzoru vrstev tranzistorů a vodičů na čipech stojí miliony dolarů.

V současné době, když se prototyp vrátí k výrobci čipů, inženýři jej připojí k elektrickým sondám, které přes něj posílají elektrické signály a zaznamenávají výstup, vysvětluje Bertacco. Různé signály jdou do různých částí čipu a vyzkoušením tisíců signálů mohou inženýři obvykle najít problém. Poté navrhnou řadu možných řešení. Někdy prostě potřebují odstranit spojení mezi dvěma vodiči v jedné z horních vrstev čipu. To lze provést pomocí vybavení snadno dostupného v laboratoři a čip lze rychle znovu otestovat. Jindy jsou potřeba opravy na nižších vrstvách v čipu, kde tranzistory tvoří logická hradla. Tyto tranzistory nelze tak snadno nastavit a znovu otestovat.

Výzkumníci z Michiganu napsali software, který automaticky specifikuje elektrický vstup do testovaných čipů a analyzuje jejich výstup, aby našel problémové oblasti. V ideálním případě by inženýři chtěli znát výstup každého tranzistoru na čipu. Ale spotřebitelské čipy budou mít brzy více než miliardu tranzistorů, takže takové přesné testování bude příliš časově náročné, vysvětluje Bertacco. Michiganský algoritmus tedy testuje řadu vstupů na velké části čipu. Na základě výstupních chyb ví, na kterou část čipu se má soustředit, a zúží tak hledání na několik slibných kandidátských chyb, říká Bertacco. Podobným způsobem software identifikuje způsoby, jak opravit chyby, prochází řadou simulací, aby našel variantu návrhu, která nabízí nejrychlejší a nejhospodárnější řešení.

Jednou z velkých výhod přístupu výzkumníků z Michiganu, říká Rutenbar, je to, že jejich software může někdy přijít s neintuitivními řešeními. Inženýr, říká, by mohl vidět, že logický způsob, jak opravit chybu, je přepojit řadu obvodů. Ale software může říct, když přehozením několika vodičů dosáhnete stejného výsledku. Když se na to lidé podívají, není to vůbec zřejmé, říká Rutenbar.

V případových studiích vědci ukázali, že jejich software dokáže automaticky opravit asi 70 procent hlavních křemíkových chyb a tvrdí, že by mohli zkrátit dobu potřebnou k nalezení konkrétní chyby z týdnů na dny.

Intel na práci dohlíží, protože neustále hledá lepší způsoby, jak zlepšit proces výroby čipů. Ladění křemíku je vážný problém, říká Shekhar Borkar , výzkumný pracovník společnosti Intel. Říká, že Intel používá stejný druh technik jako michiganští výzkumníci, ale možná v jiné podobě. Borkar dodává, že v [Michiganských] novinách jsou určité pokroky. Říká, že výzkum v Michiganu je dobrým začátkem k vyřešení problému, ale stále musí být prokázán mimo laboratoř.

skrýt