Ускорители искусственного интеллекта, приближающиеся к мощности в 1 кВт, заставляют инженеров по полупроводникам пересматривать понятие полноты тестирования. Достижение самого значения мощности не доказывает, что кристалл был испытан в условиях, с которыми он реально столкнется: две разные нагрузки могут потреблять одинаковую мощность, одновременно активируя разные вычислительные блоки, интерфейсы памяти и пути распределения энергии и создавая разные горячие точки внутри корпуса.
Согласно анализу, опубликованному Semiconductor Engineering 10 сентября 2026 года, проверка на таких уровнях не ограничивается тестируемым устройством (DUT), а включает корпус, систему охлаждения, нагрузочную плату, разъемы и контактные точки, а также оборудование автоматизированного тестирования. В статье приводятся слова Christopher Rand из Nordson Test & Inspection о том, что инструменты этой системы стали частью комплекса, который необходимо квалифицировать и проверять, а не просто нейтральными средствами измерения кристалла.
Общая мощность не показывает, где находится опасность
Тестирование кристаллов долгое время основывалось на покрытии неисправностей и тестовых шаблонах, выявляющих структурные дефекты и доводящих устройство до пределов его работы. Однако Brent Bullock из Advantest считает, что проверка ускорителей ИИ требует связать покрытие неисправностей с тепловым покрытием. Определенный шаблон может проверить требуемую логику, не создавая тепло в тех же местах, которые подвергаются воздействию во время реальной функциональной нагрузки, или не поддерживая ее достаточно долго, чтобы проявились электрические и тепловые последствия.
При этом не обязательно запускать все блоки на максимальной интенсивности. Тесты scan, даже с учетом мощности, могут создавать синхронное переключение, не отражающее функциональную работу. Режимы mission-mode и built-in self-test могут точнее приближаться к условиям использования, но требуют нагрузок, воспроизводящих состояние, которое инженер хочет проверить.
Проблема заключается в том, что значение 1 000 Вт описывает мощность на общем уровне, но не определяет, как она распределяется по кристаллу. Температура поверхности корпуса может казаться приемлемой, тогда как меньшая область может нагреваться настолько, что это повлияет на временные характеристики или долгосрочную надежность. Поэтому Lang Lin из Synopsys призывает запускать реальный проект с фактической нагрузкой и измерять температуру в разных участках устройства, а не полагаться только на таблицы или общие предельные значения.
Время — часть покрытия
Не все механизмы отказа проявляются в одном и том же временном масштабе. Bullock отметил, что кристалл может войти в тепловой разбег за несколько сотен микросекунд, что требует быстрого мониторинга падения напряжения или показателей тока и остановки теста до возникновения значительного повреждения. Однако другие проблемы требуют нескольких секунд непрерывного тока, чтобы контактные точки нагрелись, их сопротивление увеличилось, а способность проводить ток снизилась.
Glenn Cunningham из Modus Test пояснил, что контактная точка может пройти первоначальный тест на непрерывность, а затем отказать при приложении реального тока. Кроме того, различия в сопротивлении между похожими контактными точками могут привести к концентрации тока в одном пути, повысить температуру и вызвать чрезмерное электрическое перенапряжение (EOS), повреждающее контактную точку, разъем и устройство.
Здесь возникает практический компромисс: квалификационные или прогонные испытания не могут имитировать годы эксплуатации, тогда как сторонние сборочные и тестовые компании (OSAT) должны сохранять высокую скорость производства. По словам Brad Booth из NLM Photonics, невозможно бесконечно эксплуатировать эти системы, чтобы убедиться, что они будут работать вечно. Поэтому длительность теста следует выбирать в соответствии с целевым механизмом отказа, признавая, что один период не сможет одновременно охватить быстрый тепловой разбег, нагрев контактов и деградацию, вызванную повторяющимися тепловыми циклами.
От кристалла к тестовой системе
При таких мощностях источник неисправности может находиться в тестовом тракте, а не в кремнии. Нагрузочная плата, разъем, handler или prober, система охлаждения и оборудование автоматизированного тестирования — все они изменяются электрически и термически во время работы. Bullock считает, что разделение этих компонентов, практиковавшееся исторически, больше недостаточно и что следует проверять «полный стек», чтобы понять, какое состояние фактически достигает устройства.
Сам корпус добавляет еще одну сложность. Температура может изменять движение носителей заряда, характеристики транзисторов и временные параметры, создавая взаимосвязанную петлю между мощностью, температурой, напряжением и временными характеристиками. Пустоты, раннее расслоение между слоями и растрескивание на границах раздела также могут ухудшать теплопроводность или развиваться после того, как устройство пройдет первоначальный электрический тест. Такие явления, как изгиб корпуса, могут исчезать после снятия тепловой нагрузки, хотя вызванное напряжением повреждение сохраняется.
Поэтому возрастает роль неразрушающего контроля до и после нагрузки с использованием таких методов, как акустическое сканирование и рентгеновское исследование, при обращении к разрушающему анализу, когда имеется конкретная гипотеза о месте или причине дефекта.
Чтение certi.news: проверка переходит от измерений к взаимосвязям
Фактическое изменение состоит не просто в том, что испытаниям требуется более высокий ток или более мощное охлаждение, а в том, что значение «покрытия» стало многомерным. Необходимо связывать электрическое покрытие с тепловым, нагрузочным, пространственным и временным покрытием. Также следует связывать запас по временным характеристикам с падением напряжения, вызванным сопротивлением, температурой и деградацией компонентов, вместо того чтобы рассматривать каждое измерение изолированно.
Материал указывает, что выявление этих взаимосвязей не заканчивается на пороге лаборатории. Некоторые взаимодействия между кристаллом, системой и центром обработки данных трудно воспроизвести во время квалификации, и они могут проявиться только после эксплуатации в полевых условиях. Поэтому мониторинг запаса по временным характеристикам, падения напряжения, колебаний напряжения и изменений от цикла к циклу становится важным источником понимания надежности после развертывания устройства.
Основное ограничение заключается в том, что этот подход не предлагает единственного теста, окончательно определяющего надежность. Он требует более совершенного моделирования, более быстрых измерительных приборов, характеристики путей передачи энергии и охлаждения, а также связи между данными испытаний и фактическими условиями нагрузки. Открытым остается вопрос о том, сколько информации можно собрать до производства и что по-прежнему необходимо будет узнать из наблюдений за тысячами устройств после их ввода в эксплуатацию.