I bølgen af teknologisk innovation har området for integreret kredsløbsdesign indledt en revolutionær måde at tænke på.Koncepter som kubisk IC (kubisk IC), isokron overførselsområde (ITA), Litus Space (LITS) og effektiv funktionel volumen (EFV), som først blev nævnt den 7. august 2021, virkede ret avanceret på det tidspunkt.Men som tiden går, har disse ideer, der engang blev betragtet som fantasifulde, gradvist fundet fodfæste i den virkelige verden.Ligesom Moores lov var utrolig, da den først blev foreslået, kan vi nu integrere mere end 100 millioner transistorer på små chips på mindre end en kvadratmillimeter.I dag, to år senere, tror jeg stadig, at disse innovative ideer er værd at udforske i dybden igen og anbefale dem til læserne.
1. Integreret kredsløbsdesigninnovation fra et tredimensionelt perspektiv
I traditionel storskala integreret kredsløb (IC) -design integrerer designere normalt hele det elektroniske system på en enkelt chip, inklusive en mikroprocessor, analog IP-kerne, digital IP-kerne og hukommelse eller off-chip-lagringskontrolgrænseflade Vent.Denne proces er baseret på to-dimensionel integrationsteknologi, hvor alle transistorfunktionelle enheder er placeret på det samme plan.
Efterhånden som systemkompleksiteten fortsætter med at stige, er stigningen i chipområdet blevet et uundgåeligt problem, der direkte påvirker chipudbyttet.Efterhånden som teknologiske fremskridt nærmer sig fysiske grænser, bliver grænserne for Moore's lov stadig mere tydelige.Som et resultat begyndte folk at søge nye løsninger, såsom System-in-Package (SIP) og Advanced Packaging Technology, Chipset (Chiplet) og heterogen integrationsteknologi osv., Som er blevet nøglen til fortsættelsen af Moores lov.
I denne sammenhæng foreslog vi en innovativ idé: at designe integrerede kredsløb fra et tredimensionelt perspektiv.Ved at tage designet af et system-on-a-chip (SOC) som et eksempel designer vi ikke længere alle komponenter på det samme waferplan, men distribuerer dem på forskellige niveauer (etage) og kombinerer disse niveauer for at danne en komplet chipsystem.Som vist på figuren nedenfor har hver etage et lag transistorer og er forbundet med flerlags ledninger.Forskellige etager er hovedsageligt sammenkoblet gennem siliciumvias (TSV) og omfordelingslag (RDL).
Denne designmetode betyder, at forskellige etager kan fremstilles ved hjælp af forskellige procesnoder, mens transistorer på samme niveau er nødt til at bruge den samme proces.Dette er ikke kun en fusion af integreret kredsløbsdesign og avanceret emballagedesign, men også et splinternyt designkoncept.Problemet ligger i innovation og tilpasning af EDA -værktøjer.
2. Nye æra -krav til EDA -værktøjer
Traditionelle IC-layoutdesignværktøjsdesigntransistorer, modstande og kondensatorer på et siliciumsubstrat og realiserer deres sammenkobling gennem flerlags ledninger.Under den nye designidee, når der er flere etager, må vi imidlertid ikke kun overveje signalforbindelsen og ledningen inden for etagen, men også sammenkoblingen mellem etager.
Dette kræver, at EDA-værktøjer har tredimensionelt netværk og ledningsdesignfunktioner samt multi-layout netværksoptimeringsfunktioner.Med andre ord skal dette værktøj være i stand til at optimere netværksforbindelser mellem flere layouts i et rum på samme tid.Flere layouts kan eksistere i form af virtuelle stabler i det samme designmiljø eller i forskellige designmiljøer, men datainteraktionen mellem dem skal koordineres og styres ensartet.
Der er i øjeblikket ingen EDA-værktøjer på markedet, der fuldt ud imødekommer denne efterspørgsel, men værktøjer, der kommer tæt på dette krav, er opstået inden for avanceret emballagedesign, såsom den højdensitet Advanced Packaging Design Tool HDAP.Ud over designværktøjer skal EDA -simulering og verifikationsværktøjer også følge med i udviklingshastigheden.For det første skal simulerings- og verifikationsværktøjer være i stand til korrekt at analysere komplekse datamodeller.For det andet skal simuleringsværktøjer bruge mere kraftfulde algoritmer til at udføre simuleringer og opnå nøjagtige resultater, mens verifikationsværktøjer er nødt til at sikre nøjagtigheden og præcisionen af data fra design til produktion.
Konklusion:
Efterhånden som området for integreret kredsløbsdesign fortsætter med at udvikle sig og ændre, står vi over for ubegrænsede muligheder og udfordringer.Den integrerede ideer om kredsløbsdesign fra et tredimensionelt perspektiv, der er foreslået i denne artikel, er ikke kun en udfordring for traditionelle designmetoder, men også en dristig innovation for eksisterende teknologi.Det indvarsler den fremtidige retning for integreret kredsløbsdesign og vil føre os ind i en ny æra med mere effektivt og komplekst elektronisk design.På trods af de mange udfordringer har vi grund til at tro, at med den kontinuerlige fremskridt og innovation af teknologi, vil denne dag blive en realitet.