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半導体集積回路の開発における最終段階は、ポストシリコン検証とデバッグです。
プリシリコン工程では、エンジニアは高度なシミュレーション、エミュレーション、および形式検証ツールを用いて仮想環境でデバイスのテストを行います。一方、ポストシリコン検証テストは、ロジックアナライザやアサーションベースのツールを用いて、市販の実世界のシステムボード上で高速動作する実際のデバイスに対して行われます。
大手半導体企業は、新しい部品の開発に数百万ドルを費やします。これらは設計実装における「埋没費用」です。したがって、新しいチップが仕様に完全に準拠して機能し、限られた期間内に市場に投入されることが不可欠です。わずか数週間の遅れでも、数千万ドルの損失につながる可能性があります。そのため、ポストシリコン検証は、設計実装を成功させる上で最も重要なステップの一つとなります。
50万個の論理素子からなるチップは、携帯電話、MP3プレーヤー、コンピュータプリンターや周辺機器、デジタルテレビ、医療画像システム、交通機関の安全・快適性に関わる部品、さらにはビル管理システムなど、あらゆる機器の中核を成すシリコン製の頭脳です。これらのチップは、消費者の間で広く普及している、あるいはミッションクリティカルな用途で使用されているため、製造元はデバイスの徹底的な検証が不可欠であることを絶対に確認しなければなりません。
高い信頼性を実現する最善の方法は、実装全体のコストの最大30%を占めることもあるプリシリコン検証作業を最大限に活用し、その知識をポストシリコンシステムに活用することです。現在、この作業の多くは手作業で行われており、これがシステム検証に伴う高コストの一因となっています。しかし、近年、ポストシリコンシステム検証を自動化するツールがいくつか登場しています。
シミュレーションベースの設計環境は、ほぼ完璧な可観測性という大きな利点を享受できます。つまり、設計者はほぼいつでもあらゆる信号を確認できます。しかし、シリコン後のシステム検証中に生成できるデータ量が限られているという欠点があります。多くの複雑なデバイスは、数日または数週間のテスト後に初めて問題が明らかになり、シミュレータで再現するには数世紀かかるほどのデータ量を生成します。FPGA ベースのエミュレータは、ほとんどの実装手法で確立された部分であり、ソフトウェアシミュレータよりも高速ですが、デバイスの信頼性に必要なシステム速度での包括的なテストは提供できません。
さらに、半導体材料加工技術の目覚ましい進歩により設計の複雑さが増すにつれ、ポストシリコン検証の問題は深刻化しています。プロトタイプシリコン（いわゆる「ファーストシリコン」）から量産までの期間は長くなり、バグが顧客に届くケースも増えています。IPの強化に伴うコストも増加しています。現在、業界は、設計者がプリシリコン検証からポストシリコン検証への投資をより効果的に償却できる技術に注力しています。こうしたソリューションの中で最も優れたものは、手頃な価格で拡張性があり、自動化されたオンチップワイヤスケールの可視性を実現するものです。
ポストシリコン検証とは、最初のシリコンプロトタイプが完成してから製品リリースまでの間にシステムに対して行われる検証作業全般を指します。従来、この作業の大部分は設計の電気的側面を検証したり、製造上の欠陥を診断したりすることに費やされていましたが、今日では、機能的なシステム検証に重点を置く作業が増えています。この傾向は、主にデジタルシステムの複雑化が進み、従来のプリシリコン手法では検証範囲が制限されることに起因しています。その結果、多くの機能バグが製造されたシリコンに残ってしまうため、ポストシリコン検証では、これらのバグを検出して診断し、リリースされたシステムに混入しないようにすることが求められます。このカテゴリのバグは、多くの場合、システムレベルのバグや、設計状態空間の奥深くに潜む稀なコーナーケースです。これらの問題は多くの設計モジュールにまたがるため、拡張性と性能が限られているプリシリコンツールでは特定が困難です。
一方、ポストシリコン検証は、製造されたシリコン上で直接テストを実行するため、非常に高い性能を発揮できるという利点があります。しかし同時に、内部の可視性が限られていることや、製造されたシリコンチップに修正を加えることが難しいことから、従来の検証手法にはいくつかの課題が生じます。これらの2つの要因が、エラーの診断と修正において重大な課題につながります。