In der Welle der technologischen Innovation hat sich das Gebiet des integrierten Schaltungsdesigns revolutionäre Denkweise eingeleitet.Konzepte wie Cubic IC (Cubic IC), isochroner Transferbereich (ITA), Litus Space (LITS) und ein effektives Funktionsvolumen (EFV), die erstmals am 7. August 2021 erwähnt wurden, schienen zu diesem Zeitpunkt ziemlich fortgeschritten zu sein.Aber im Laufe der Zeit haben diese Ideen, die einst als phantasievoll angesehen wurden, allmählich in der realen Welt Fuß fasst.So wie das Gesetz von Moores bei der ersten vorgeschlagenen Gesetze unglaublich war, können wir jetzt mehr als 100 Millionen Transistoren in winzige Chips von weniger als einem Quadratmillimeter integrieren.Heute, zwei Jahre später, glaube ich immer noch, dass diese innovativen Ideen es wert sind, wieder eingehend zu erforschen und sie den Lesern zu empfehlen.
1. Integrierte Innovation für Kreislaufdesign aus dreidimensionaler Perspektive
In einem herkömmlichen IC-Design (IC) in großem Maßstab integrieren Designer normalerweise das gesamte elektronische System in einen einzelnen Chip, einschließlich eines Mikroprozessors, eines analogen IP-Kerns, des digitalen IP-Kerns und des Speichers oder eines Off-CHIP-Speichersteuerschnittstellens.Dieser Prozess basiert auf einer zweidimensionalen Integrationstechnologie, bei der sich alle Transistor-Funktionseinheiten auf derselben Ebene befinden.
Mit zunehmender Systemkomplexität ist jedoch die Zunahme des Chipbereichs zu einem unvermeidlichen Problem geworden, das die Chipausbeute direkt beeinflusst.Darüber hinaus werden die Grenzen des Moore -Gesetzes, wenn sich der technologische Fortschritt physische Grenzen nähert, immer mehr.Infolgedessen begannen die Menschen, neue Lösungen zu suchen, wie z. B. System-in-Package (SIP) und fortschrittliche Verpackungstechnologie, Chipsatz (Chiplet) und heterogene Integrationstechnologie usw., die der Schlüssel zur Fortsetzung des Moore-Gesetzes geworden sind.
In diesem Zusammenhang haben wir eine innovative Idee vorgeschlagen: Gestaltung integrierter Schaltungen aus dreidimensionaler Perspektive.Als Beispiel entwerfen wir nicht mehr alle Komponenten auf derselben Waferebene, sondern verteilen sie auf verschiedenen Ebenen (Stock) und kombinieren diese Ebenen, um einen vollständigen Chip zu bildenSystem.Wie in der folgenden Abbildung gezeigt, hat jedes Stock eine Transistorschicht und wird durch mehrschichtige Verkabelung miteinander verbunden.Verschiedene Stockwerke werden hauptsächlich durch Silicon Vias (TSV) und Umverteilungschichten (RDL) miteinander verbunden.
Diese Entwurfsmethode bedeutet, dass verschiedene Stockwerke mit verschiedenen Prozessknoten hergestellt werden können, während Transistoren auf derselben Ebene denselben Prozess verwenden müssen.Dies ist nicht nur eine Verschmelzung des integrierten Schaltungsdesigns und des fortschrittlichen Verpackungsdesigns, sondern auch ein brandneues Designkonzept.Die Schwierigkeit liegt in der Innovation und Anpassung von EDA -Tools.
2. Anforderungen der neuen Ära für EDA -Tools
Traditionelle Werkzeuge für IC-Layout-Design-Werkzeuge entwickeln Transistoren, Widerstände und Kondensatoren auf einem Silizium-Substrat und realisieren ihre Verbindung durch mehrschichtige Verkabelung.Nach der neuen Designidee müssen wir jedoch nicht nur die Signalverbindung und Verkabelung innerhalb des Stockwerks berücksichtigen, sondern auch die Verbindung zwischen Stockwerken.
Dies erfordert, dass EDA-Tools über dreidimensionale Netzwerk- und Kabel-Designfunktionen sowie über die Optimierungsfunktionen für mehrstufige Netzwerke verfügen.Mit anderen Worten, dieses Tool sollte in der Lage sein, Netzwerkverbindungen zwischen mehreren Layouts in einem Raum gleichzeitig zu optimieren.Mehrere Layouts können in Form von virtuellen Stapeln in derselben Entwurfsumgebung oder in verschiedenen Entwurfsumgebungen vorhanden sein. Die Dateninteraktion zwischen ihnen muss jedoch gleichmäßig koordiniert und verwaltet werden.
Derzeit gibt es keine EDA-Tools auf dem Markt, die diese Nachfrage voll erfüllen, aber Tools, die dieser Nachfrage nahe kommen, haben sich im Bereich des fortschrittlichen Verpackungsdesigns entstanden, beispielsweise das HDAP für hochdichte fortschrittliche Verpackungsdesign-Tools.Neben Design -Tools müssen EDA -Simulations- und Überprüfungswerkzeuge auch mit dem Entwicklungstempo Schritt halten.Zunächst müssen Simulations- und Überprüfungswerkzeuge in der Lage sein, komplexe Datenmodelle korrekt zu analysieren.Zweitens müssen Simulationstools leistungsstärkere Algorithmen verwenden, um Simulationen durchzuführen und genaue Ergebnisse zu erzielen, während Überprüfungswerkzeuge die Genauigkeit und Genauigkeit von Daten von Design bis zur Produktion sicherstellen müssen.
Abschluss:
Da sich das Gebiet des integrierten Schaltungsdesigns weiterentwickelt und verändert, stehen wir vor unbegrenzten Möglichkeiten und Herausforderungen.Die Integrated Circuit Design-Idee aus einer dreidimensionalen Perspektive, die in diesem Artikel vorgeschlagen wurde, ist nicht nur eine Herausforderung für traditionelle Designmethoden, sondern auch eine mutige Innovation für die bestehende Technologie.Es kündigt die zukünftige Richtung des integrierten Schaltungsdesigns ein und führt uns in eine neue Ära effizienter und komplexer elektronischer Design.Trotz der vielen Herausforderungen haben wir Grund zu der Annahme, dass dieser Tag mit dem kontinuierlichen Fortschritt und Innovation der Technologie Wirklichkeit werden wird.