כך אומר ד"ר ג'ו מקפירסון, גורו לתחום האמינות שעבד 30 שנה בטקסס אינסטרומנטס וכיום, בין היתר, מייעץ לחברת הסטרטאפ הישראלית proteanTecs. לדבריו, שיפור אמינות השבבים חיונית יותר מתמיד בתהליכי הייצור החדשים
"שיפור אמינות השבבים חיונית יותר מתמיד בתהליכי הייצור החדשים". כך אומר בראיון מיוחד ל- Chiportal ד"ר ג'ו מקפירסון, גורו לתחום האמינות וכיום, בין היתר, מייעץ לחברת הסטרטאפ הישראלית proteanTecs.
מקפירסון עבד שלושים שנה בטקסס אינסטרומנטס אליה הצטרף ב-1980 בתחום פיתוח תהליכים ויתירות לייזר לייצור VLSI. הוא עבד במעבדה של ג'ק קילבי, חתן פרס נובל לפיזיקה וממציאו המעגל המשולב. מאז 1983 המיקוד העיקרי של מקפירסון היה פיזיקה של אמינות VLSI. הוא פרסם למעלה מ- 200 מאמרים מדעיים ומחזיק ב- 20 פטנטים. מקפירסון כיהן בעבר כיו"ר הכנס השנתי לפיזיקה של האמינות מטעם ה-IEEE . כיום הוא עוסק בתחום כיועץ ושמו נמנה בין מובילי תחום אמינות הרכיבים בתעשיית המוליכים למחצה.
ד"ר מקפירסון כתב ספר שהפך לרב מכר (למעלה ממאה אלף עותקים נמכרו והיום כבר יוצאת המהדורה השלישית שלו), אודות האמינות של שבבים הנפגעת כתוצאה מקורוזיה, עייפות החומר ועוד, זאת כדי לשמר לדבריו את הידע שצבר בתחום האמינות.
תפסנו את מקפירסון לשיחה בעת ביקורו בארץ כחלק מעבודתו עם proteanTecs. proteanTecs הוקמה בשנת 2017 על ידי חלק ממייסדיה של חברת מלאנוקס. מטה החברה נמצא בחיפה ויש לה משרדים בניו ג'רזי ועמק הסיליקון. מטרת החברה היא לאפשר לתעשיית האלקטרוניקה להמשיך בהיקף הייצור שהולך ונהיה מורכב ככל שיורדים בגודל הצמתים. זאת לאור נסיונם של המייסדים, ותיקים בענף, שהיו עדים ממקור ראשון לאתגר הגובר של השגת איכות ואמינות מבלי להשפיע על עלות וביצועים, במיוחד כאשר הטכנולוגיות מתקדמות.
החברה פיתחה פלטפורמה מבוססת ענן המשלבת איסוף נתונים המופקים על ידי רכיבים המוטמעים בשבב, יחד עם לימוד מכונה וניתוח מעמיק של נתונים אלה. התוצאה היא שיפור משמעותי של איכות השבב והמערכת בשלבי הייצור, ומעקב אחר האמינות התפקודית בשלבי השימוש. הפלטפורמה מספקת תובנות לכל אורך שרשרת הערך, החל ביצרניות השבבים, דרך יצרניות המערכות ועד ספקי השירותים הדיגיטליים.
ד"ר מקפירסון מסביר: "אפשר לשפר את אמינות השבב עצמו ולא רק באמצעות יתירות של שבבים. ב-proteanTecs מפתחים מעגל קטן המשמש "סוכן" שאליו מתנקזים הנתונים מנקודות הקצה, והוא יודע לזהות מנגנוני שחיקה שאם יימשכו הם עלולים לגרום לתקלה או כשל בשבב, עוד כשקצב השחיקה של השבב התחיל לרדת. השאיפה היא להגיע לאפס תקלות. שיטת הבדיקה הנוכחית היא לקיחת עד 231 שבבים והכנסתם במשך אלף שעות לטמפרטורה גבוהה, ולאחר מכן יישום סטטיסטיקות כדי להעריך את שיעור הכשל."
"כל המודלים שמשתמשים בהם בתעשייה מבוססים על הזמן הממוצע שיקח עד שהשבב ייכשל. ירידה בביצועים מתחילה הרבה לפני שהשבב נכשל. proteanTecs מביאים לתעשייה מעגלי ניטור מיוחדים שהומצאו על ידי החברה, אשר מודדים פרמטרים חשובים בתוך הצ׳יפ ללא פגיעה בתחרותיות של הרכיב.״
"החלק הקריטי של התהליך אלו הם מעגלי הניטור המוטבעים בתוך השבבים. אלו הסוכנים שפשוט לוקחים את הנתונים הדרושים להם ואינם מפריעים לאינטראקציה של השבב עם סביבתו. זו דרך מעשית לטפל בבעיות אמינות עתידיות."
"בחברה עובדים עם מתכנני שבבים כדי לשלב את סוכני הקצה הללו בתוך העיצובים שלהם, וכך להגיע לאפס כשלונות."
לאילו מערכות אתם שואפים להכניס את המעגלים הללו?
"שוק משמעותי הוא שוק מרכזי הנתונים (data centers) בשל הגידול בצריכת מיחשוב ענן. שרתים אלה צריכים לפעול באופן תקין 24/7 כדי לספק עיבוד נתונים או איחסון, זה שוק שבו האמינות הנדרשת גבוהה, והם לא יכולים להרשות לעצמם זמן השבתה. כמובן שבמרכזי נתונים הנתון הקריטי ביותר הוא החום. הסוכנים יוכלו לתת לנו פרופיל פרמטרי של פני השטח של השבב וזה יעזור למתכננים להבין היכן נמצאות הנקודות הבעיתיות במעגלים של השבב ולקחת את זה בחשבון בתכנון השבבים הבאים."
"בתעשיית המוליכים למחצה כאשר אנו מתכוננים לאישור מוצר אנו עורכים בדיקות מקיפות, והתעשיה חרוצה ומומחית בכך. הבעיה היא שמדובר רק במכשירים שנבנים היום. בגלל שונות החומר ביצור, אין ערובה כי בעוד כמה חודשים, המוצר שיגיע לשטח הוא זהה למוצר הנבדק."
לסיכום אומר ד"ר מקפירסון: "המערכת של proteanTecs מביאה חשיבה חדשנית. לא נעשה עד כה שימוש בניטור שחיקה בענף עד עכשיו. המוליכים למחצה הופכים כל כך מורכבים ככל שהרכיבים שלהם מתכווצים, ולכן הופך יותר ויותר קשה לעמוד בדרישות של אפס תקלות. עם זאת, אנחנו יכולים לנטר שחיקה שתנבא מתי כישלון עתיד להתרחש, כך שנוכל להתריע בפני המשתמשים שהם צריכים לטפל בבעיה לפני שהמערכת שנמצאת בשטח תכשל. בשיטה חדשנית זו, אפס תקלות הופך ליעד ממשי"
