CHƯƠNG 1 : CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ HOẠT ĐỘNG QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG
2.1 Giới thiệu về công ty thiết kế vi mạch Renesas Việt Nam
2.1.2 Lịch sử hình thành và phát triển
Renesas Design Vietnam Co., Ltd. (RVC) được thành lập ngày 05/10/2004, có mục tiêu kinh doanh là thiết kế phần cứng (chip I.C. – Integrated Circuit) và phần mềm chức năng dành cho chip điện thoại di động, ô tô và thiết bị kỹ thuật số. Cơng việc chính của RVC là thiết kế, kiểm tra và nghiên cứu, riêng phần sản xuất thì tập trung tại Nhật Bản. Ngày 18/10/2007, Công ty TNHH Thiết kế Renesas Việt Nam khánh thành tòa nhà Trung tâm Thiết kế Renesas (Lô W.29-30-31a, đường Tân Thuận, khu chế xuất Tân Thuận, TP.HCM) vì bốn ngun nhân: thứ nhất, vị trí
gần trung tâm Quận 1 sẽ dễ dàng đáp ứng nhu cầu chỗ ở cho các chuyên gia nước ngoài sang làm việc tại Việt Nam. Thứ hai, việc giao nhau giữa nơi đặt trụ sở Công ty và đại lộ Nguyễn Văn Linh tạo nên một đầu mối giao thông thuận lợi. Thứ ba, là ngành thiết kế bán dẫn cần nguồn điện ổn định và nhà máy điện Hiệp Phước lại đáp ứng được điều đó. Cuối cùng, thủ tục hải quan trong việc nhập khẩu máy móc thiết bị cũng thuận lợi hơn do chi cục Hải Quan Tân Thuận nằm tại khu chế xuất Tân Thuận.
Khởi đầu chỉ với 30 nhân viên, sau hơn 8 năm hoạt động, RVC có khoảng hơn 450 kỹ sư thiết kế cả phần cứng lẫn phần mềm, đồng thời trở thành trung tâm thiết kế ngoài Nhật Bản lớn nhất trong tập đoàn Renesas thuộc một trong mười hai đơn vị thiết kế của tập đoàn trên thế giới, chuyên về hệ thống trên vi mạch, phần mềm nhúng cho truyền hình kỹ thuật số, phần cứng, bộ vi xử lý cho thiết bị điện gia dụng, điện thoại di động và ô tô, v.v..
Ngồi ra, Cơng ty cịn xây dựng được mối quan hệ bền vững với các trường đại học trong nước. Đóng góp vào việc đào tạo phát triển đội ngũ kỹ sư chế tạo bán dẫn, công ty đã tổ chức các hội thảo kỹ thuật về thiết kế bán dẫn tại nhiều trường Đại học ở Việt Nam, và đồng thời cũng đã hỗ trợ cho cuộc thi đua xe vi điều khiển (Micom Car Rally - cuộc thi đua xe chạy tự động đua nhau về tốc độ) tại trường Đại học Khoa học Tự nhiên trong bốn năm liền.
Ngày 14/5/2010, Bộ Kế hoạch và Đầu tư đã trao tặng bằng khen doanh nghiệp tiên tiến cho 14 doanh nghiệp tại các khu công nghiệp và chế xuất TP HCM, trong đó có Cơng ty Thiết kế Renesas Việt Nam. Nhờ sự đóng góp RVC vào sự phát triển kinh tế xã hội địa phương 2005-2010. Ngồi ra, cơng ty cũng đã nhận được ba giải thưởng xuất sắc của Chính phủ Việt Nam:
Giải thưởng xuất sắc nhằm ghi nhận và tôn vinh những thành công của các doanh nghiệp tại Việt Nam và đóng góp xuất sắc cho sự phát triển của xã hội và kinh tế ở Việt Nam trong giai đoạn năm năm (2005 - 2009).
Giải thưởng xuất sắc để ghi nhận những thành tích xuất sắc trong các hoạt động phong trào thi đua của thành phố trong giai đoạn năm năm trong năm yêu nước thi đua Quốc hội thành phố Hồ Chí Minh (2005 - 2010).
Giải thưởng xuất sắc để ghi nhận những thành tích xuất sắc trong hoạt động kinh doanh trong năm 2009 và những đóng góp xuất sắc cho sự phát triển của HEPZA (Ban quản lý các khu chế xuất và các khu công nghiệp).
Cơ cấu tổ chức của cơng ty:
Hình 2.1: Sơ đồ tổ chức Cơng ty TNHH thiết kế Renesas Việt Nam
2.1.3 Quy trình thiết kế phần cứng của cơng ty
Quy trình Dịng chảy dữ liệu thiết kế Công cụ Giai đoạn 1:
Đặc tả kỹ thuật chi tiết tồn bộ chip
Mơ tả u cầu khách hàng DRBFM Giai đoạn 2: Thiết kế luận lý chi tiết vi mạch Spyglass, Plasma OK: Đạt, NG: Không đạt TopBuild VCS Design Compiler, FM, HLDRC, checkers Giai đoạn 3: Thiết kế mạch kiểm tra tích hợp LBIST MBIST DFT compiler DFTsim Đặc tả toàn bộ chip Đặc tả chức năng cho từng module Đặc tả chức năng chân con chip
Thiết kế RTL Thiết kế kết nối Thiết kế PAD
Thiết kế mơi trường tích hợp tồn bộ chip Kiểm tra UT Kiểm tra UT Kiểm tra UT Tổng hợp tế bào điện tử Kiểm tra CT Kiểm tra LL DRBFM sau đặc tả
Chèn mạch kiểm tra tích hợp vào tồn bộ chip
Kiểm tra mạch kiểm tra GĐ4 OK OK OK NG NG NG NG NG OK OK NG OK
Giai đoạn 4: Thiết kế sắp đặt và định tuyến vật lý Virtuoso Hercules Crosstalkchk Ppcheck Primtime Calibre Routing LVS Giai đoạn 5: Sản xuất mặt nạ vật lý Giai đoạn 6: Sản xuất bo mạch kiểm tra lô mẫu
Giai đoạn 7: Sản xuất hàng loạt
Hình 2.3: Biểu đồ tiến trình thiết kế vi mạch Công ty TNHH thiết kế Renesas Việt Nam Sản xuất hàng loạt Sản xuất hàng loạt
Thiết kế sắp đặt các tế bào điển tử trên không gian ba chiều
Thiết kế định tuyến kết nối các tế bào đảm bảo thời gian và tốc độ
Kiểm tra định tuyến Kiểm tra việc sắp đặt DRBFM sau định tuyến GĐ4 Sản xuất mặt nạ điện tử (dùng để ngăn ánh sáng chiếu lên bề mặt silicon tạo các lớp của chip)
Kiểm tra mặt nạ
Sản xuất lô hàng mẫu thử
Kiểm tra lô mẫu NG NG NG OK OK OK OK NG
2.2 Thực trạng hoạt động quản lý chất lượng tại Công ty TNHH thiết kế Renesas Việt Nam
Hoạt động quản lý chất lượng trong việc thiết kế và phát triển sản phẩm phải tuân thủ nghiêm ngặt từng bước trong quy trình thiết kế sản phẩm. Mỗi giai đoạn phát triển trong quy trình địi hỏi các kỹ sư thiết kế có những kiến thức và kỹ năng chun mơn phù hợp sao cho mỗi cơng cụ được sử dụng để tạo ra dịng chảy của dữ liệu (data flow) phải chính xác, đảm bảo các mục tiêu chất lượng đã đề ra ngay từ khâu đặc tả chi tiết.
Tồn bộ quy trình thiết kế và phát triển sản phẩm bán dẫn khá phức tạp. Trong khuôn khổ của đề tài này, tác giả sẽ tập trung làm rõ quy trình thiết kế vi mạch gồm 7 giai đoạn phát triển. Mỗi giai đoạn của quy trình, dữ liệu đầu vào (input data), dữ liệu đầu ra (output data), công cụ phát triển (development tool), các loại sai lỗi (error), vấn đề chất lượng và cơng cụ quản lý chất lượng sẽ được phân tích và làm sáng tỏ.
2.2.1 Phân tích quy trình quản lý chất lượng tại Cơng ty TNHH thiết kế Renesas Việt Nam Renesas Việt Nam
2.2.1.1 Chính sách chất lượng của cơng ty
Với phương châm không ngừng nghiên cứu và áp dụng các công nghệ sản xuất tiên tiến để phát triển một loạt các sản phẩm, từ các sản phẩm trong các lĩnh vực cụ thể đến các nền tảng ứng dụng và bán hàng cũng như mạng lưới hỗ trợ kỹ thuật giúp khách hàng trên toàn thế giới, Renesas đã xây dựng một hệ thống thiết kế và sản xuất chất bán dẫn tích hợp cả chiều ngang lẫn chiều dọc, đáp ứng các nhu cầu của khách hàng và luôn cung cấp các giải pháp tối ưu, đặt trọng tâm nhất về chất lượng và độ tin cậy của các sản phẩm mang đến sự lựa chọn tốt nhất cho khách hàng.
Riêng tại Việt Nam, Công ty TNHH thiết kế Renesas Việt Nam cũng với mục đích là cung cấp cho khách hàng những giải pháp với chất lượng cao, sản phẩm có độ tin cậy, chủ tịch, ban giám đốc cùng toàn thể đội ngũ kỹ sư công ty quyết tâm phấn đấu trở thành công ty thiết kế hàng đầu trong lĩnh vực bán dẫn bằng cách thực hiện các chính sách chất lượng sau đây:
Luôn tuân thủ áp dụng triệt để các công cụ quản lý chất lượng và cam kết thực hiện những nội dung đã đề ra trong tồn bộ quy trình thiết kế.
Khơng ngừng cải tiến quy trình thiết kế để nâng cao chất lượng dữ liệu đầu vào và đầu ra ở từng giai đoạn, hạn chế tối đa các sai lỗi phát sinh hoặc ở dạng tiềm ẩn có thể.
Tận tâm, tận lực hoàn thành các dự án đúng hạn hoặc trước hạn với nguyên tắc yêu cầu khách hàng đi đầu.
Liên tục triển khai các chương trình đào tạo nguồn nhân lực, nâng cao chuyên môn kỹ thuật cho đội ngũ kỹ sư, tăng cường đầu tư trang thiết bị hiện đại, các phiên bản phần mềm ứng dụng mới nhất phục vụ cho việc thiết kế vi mạch, song song với việc nghiên cứu ứng dụng các phương thức quản lý hiệu quả.
2.2.1.2 Quy trình thiết kế vi mạch
Giai đoạn 1: Đặc tả kỹ thuật chi tiết tồn bộ chip
Mơ tả cơng việc
Bước 1: Đặc tả toàn bộ con chip
Hiện tại, khâu quan hệ và tiếp xúc khách hàng được thực hiện bởi công ty mẹ, tập trung chủ yếu ở các thị trường Mỹ, Châu Âu, Trung Quốc và Nhật Bản. Sau khi làm việc với khách hàng, hiểu được các yêu cầu của khách hàng bao gồm thời gian thực hiện, chức năng hệ thống, cấp độ cấu hình nhanh hay vừa và khả năng tương thích với sản phẩm đầu cuối của khách hàng, một cuộc họp cấp cao sẽ được triển khai để bàn bạc, phân tích dự án. Sau khi thông qua, giám đốc dự án sẽ đưa ra kế hoạch chi tiết để triển khai thiết kế và phát triển sản phẩm chip điện tử. Đây là giai đoạn cực kỳ quan trọng vì việc xây dựng bản mơ tả tồn bộ con chip phải đáp ứng được với đa số khách hàng tiềm năng. Mỗi khách hàng có các yêu cầu khác nhau, yêu cầu về cấu hình nhanh hay vừa khác nhau, yêu cầu về vị trí đặt chân con chip khác nhau, mỗi chân con chip có số lượng chức năng một hay nhiều chức năng khác nhau, v.v… Và nhiệm vụ của việc đặc tả kỹ thuật của trưởng dự án là phải bố trí, sắp đặt và phân bổ số lượng module hay IP (Intellecturall Property – Tài sản tri thức) sao cho phù hợp và đáp ứng được yêu cầu đặt ra của hầu hết mọi khách hàng, xây
dựng kế hoạch thời gian sao cho chuyển giao sản phẩm mẫu đến khách hàng theo đúng hạn với chất lượng được kiểm nghiệm đảm bảo.
Hình 2.4: Sơ đồ khối đặc tả chi tiết kỹ thuật một chip dùng trong ô tô
“Nguồn: http://am.renesas.com/applications/automotive/cis/cis_highend/rcar_h1/index.jsp”
Bước 2: Đặc tả chức năng cho từng module
Module hay IP (Intellectural Property – Tài sản tri thức) là một phần trong thiết kế của toàn bộ con chip SoC, có chức năng riêng biệt trong hệ thống. Ví dụ như module WIFI có chức năng truyền dữ liệu không dây tốc độ cao với cự ly tương đối và đang dần thay thế các chuẩn truyền không dây như BlueTooth hay hồng ngoại; hay module USB phục vụ chức năng lưu trữ và truyền tải dữ liệu có tốc độ nhanh, gọn nhẹ và số chân kết nối không nhiều.
Khi số lượng module được tích hợp vào con chip được cố định, không thay đổi nữa, việc đặt tả chi tiết cho từng module được tiến hành sao cho phù hợp với hệ thống con chip chẳng hạn như số kênh nhân bản cho mỗi module, tần số hoạt động
để đạt hiệu suất theo yêu cầu của khách hàng, số dây kết nối đến các module khác, số lượng ô nhớ, thanh ghi tối thiểu sao cho kích thước sau khi được tổng hợp thành tế bào điện tử là tối ưu.
Tùy theo yêu cầu mà một số module được thiết kế mới hoàn toàn hoặc số module khác chỉ cần thay đổi giao tiếp đôi chút, thêm hay bớt một vài chức năng cần thiết. Module được thiết kế mới hoàn tồn địi hỏi việc cân nhắc các biện pháp quản trị rủi ro vì khả năng sinh lỗi trong q trình thiết kế có xác suất khá cao và điều đó tùy thuộc và độ phức tạp chức năng của module thiết kế. Tuy nhiên, hiện nay việc thiết kế mới hồn tồn có u cầu khơng cao, đa phần, module được nâng cấp chức năng như USB1.0 lên USB2.0 bằng việc thay đổi tần số thiết kế để gia tốc độ truyền tải dữ liệu, hoặc module VPU (Video Processing Unit) trước đây chỉ xử lý được hình ảnh độ phân giải thấp chuẩn VGA thì ngày này việc xử lý ảnh hay video ở độ phân giải HD (High Definition) hoặc Full-HD 1080p là yêu cầu tối thiểu.
Viết đặc tả chức năng cho module bắt đầu bằng việc vẽ sơ đồ khối chức năng, số kênh truyền dữ liệu, giao thức kết nối giữa các khối, số chân dẫn tín hiệu kết nối ra bên ngồi để kết nối với hệ thống, tần số xung clock hoạt động, reset đồng bộ hay không đồng bộ, v.v… Một sự thay đổi nhỏ nhất trong thiết kế như cắt bớt dây nối khi giảm số kênh, hay thêm một dây nối với chân tín hiệu bên ngồi module cũng phải được ghi nhận và cân nhắc sự ảnh hưởng đến các tín hiệu hay các khối chức năng liên quan. Thay đổi thiết kế là xuất phát từ yêu cầu thực tế của khách hàng. Đôi khi, yêu cầu cấu hình chức năng hay tần số hoạt động khơng nhất thiết phải là tối đa mà quan trọng là phù hợp với hiệu năng khi vận hành tồn bộ hệ thống hay có sự đồng bộ và phối hợp nhịp nhàng giữa các module.
Hình 2.5: Sơ đồ khối chức năng của module USB
Bước 3: Đặc tả chức năng cho chân con chip
Một số module chức năng cần có một vài chân kết nối cần thiết để nhận xung clock hoạt động và truyền tải dữ liệu ra vào chip. Với mật độ tích hợp vi mạch cỡ lớn như ngày nay với số lượng module khơng dưới con số 50 thì số lượng chân có ít nhất một chức năng và tối đa là 8 chức năng là rất cần thiết để giảm thiểu đáng kể số chân khi thiết kế và có thể thu nhỏ chip tối đa. Kích thước chip ảnh hưởng đáng kể đến tỉ số giữa doanh thu trên chi phí vì kích thước chip càng nhỏ thì số lượng chip sản xuất được trên một đơn vị đĩa bán dẫn wafer (xem phụ lục 5) càng nhiều. Lấy ví dụ, một đĩa bán dẫn 300mm có thể tạo ra trung bình 2000 con chip với kích thước 6mm x 6mm. Nếu thiết kế sắp đặt và định tuyến tốt, ta có thể giảm mỗi mm chiều dài và chiều rộng chip cịn 5mm x 5mm thì trung bình có thể tạo ra 3000 con chip. Chính vì lẽ đó, việc thiết kế chân con chip đóng một vai trị quan trọng trong quy trình thiết kế.
Các sai lỗi và cơng cụ kiểm sốt
Đặc tả kỹ thuật là bước đầu tiên trong quy trình thiết kế nhưng nó vơ cùng quan trọng. Mọi ý tưởng thiết kế hay thay đổi trong thiết kế quyết định đến chất lượng hay tỷ lệ sai lỗi hệ thống cho các giai đoạn sau. Nguyên tắc cơ bản trong thiết kế vi mạch là nếu sản phẩm hoạt động tốt trên thị trường với các module chức năng nhất định thì khi thiết kế mới, việc dùng lại các module đó sẽ an tồn với xác suất khơng lỗi là khá cao. Tuy nhiên, nếu có dù chỉ một sự thay đổi nhỏ cũng có thể tạo ra xác suất gây lỗi cho bản thân module thiết kế hoặc ảnh hưởng đến các module xung quanh có liên quan. Chính vì vậy, cơng cụ DRBFM (xem phụ lục 9) sau đặc tả cần được thực hiện để ghi nhận lại mọi sự thay đổi hay tạo mới một chức năng nào đó, cũng như lường trước mọi sai lỗi phát sinh từ sự thay đổi và xem xét những biện pháp kiểm tra và khắc phục sai lỗi khi cần thiết.
Sai lỗi trong đặc tả thường bao gồm (E1.1) sai đặc tả hệ thống, (E1.2) sai đặc tả chức năng, (E1.3) sai đặc tả kết nối, (E1.4) sai đặc tả bố trí chân chip.
- Sai đặc tả hệ thống hình thành khi cấu trúc giao tiếp bus không đáp ứng được hiệu suất truyền tải trong thực tế khi các module hoạt động cùng lúc. Sai lỗi được phát hiện thông qua việc chạy giả lập hệ thống benchmarking để đo đạt hiệu hiệu hoạt động.
- Sai đặc tả chức năng xuất hiện thông thường do việc thiết kế module chức năng chưa cân nhắc kỹ hoàn toàn các trường hợp giới hạn, trường hợp biên. Chẳng hạn như bộ mạch đếm lặp khi đếm đến mức tối đa, hoặc tình huống con trỏ đọc dữ liệu làm việc nhanh hơn con trỏ ghi dữ liệu vào bộ nhớ, v.v… Sai lỗi này thông thường được phát hiện thông qua việc kiểm tra giả lập ở mức đơn vị hoặc được tích hợp vào hệ thống.
- Sai đặc tả kết nối đơn giản chỉ là việc kết nối dây bị sai dẫn đến tín hiệu