Na onda de innovación tecnolóxica, o campo do deseño de circuítos integrados supuxo un xeito de pensar revolucionario.Conceptos como Cubic IC (Cubic IC), área de transferencia isocrónica (ITA), espazo de litus (LITs) e volume funcional eficaz (EFV), que se mencionou por primeira vez o 7 de agosto de 2021, parecían bastante avanzados naquel momento.Pero co paso do tempo, estas ideas que antes se consideraron fantasiosas atoparon gradualmente un pé no mundo real.Do mesmo xeito que a lei de Moore foi incrible cando se propuxo por primeira vez, agora podemos integrar máis de 100 millóns de transistores en pequenas fichas de menos dun milímetro cadrado.Hoxe, dous anos despois, aínda creo que estas ideas innovadoras paga a pena explorar de novo en profundidade e recomendalas aos lectores.
1. Innovación de deseño de circuítos integrados desde unha perspectiva tridimensional
No deseño tradicional de circuíto integrado a gran escala (IC), os deseñadores adoitan integrar todo o sistema electrónico nun único chip, incluíndo un microprocesador, núcleo IP analóxico, núcleo IP dixital e esperanza de interface de control de almacenamento de memoria ou de chip.Este proceso está baseado na tecnoloxía de integración bidimensional, na que todas as unidades funcionais do transistor están situadas no mesmo plano.
Non obstante, a medida que a complexidade do sistema segue aumentando, o aumento da área de chip converteuse nun problema inevitable, o que afecta directamente ao rendemento do chip.Ademais, a medida que o progreso tecnolóxico se achega aos límites físicos, os límites da lei de Moore son cada vez máis evidentes.Como resultado, as persoas comezaron a buscar novas solucións, como o sistema-paquete (SIP) e a tecnoloxía avanzada de envasado, chipset (chiplet) e tecnoloxía de integración heteroxénea, etc., que se converteron na clave para a continuación da lei de Moore.
Neste contexto, propuxemos unha idea innovadora: deseñar circuítos integrados desde unha perspectiva tridimensional.Tomando o deseño dun sistema en chip (SOC) como exemplo, xa non deseñamos todos os compoñentes no mesmo plano de oblea, senón que os distribuímos en diferentes niveis (piso) e combinamos estes niveis para formar un chip completosistema.Como se mostra na figura seguinte, cada piso ten unha capa de transistores e está interconectada a través do cableado de varias capas.Diferentes plantas están interconectadas principalmente a través de vías de silicio (TSV) e capas de redistribución (RDL).
Este método de deseño significa que se poden fabricar diferentes pisos empregando diferentes nodos de proceso, mentres que os transistores no mesmo nivel necesitan usar o mesmo proceso.Esta non é só unha fusión de deseño de circuítos integrados e deseño avanzado de envases, senón tamén un concepto de deseño novo.A dificultade reside na innovación e adaptación de ferramentas EDA.
2. Requisitos da nova era para as ferramentas EDA
Ferramentas de deseño de IC tradicionais Transistores, resistencias e condensadores de deseño de IC nun substrato de silicio e realizan a súa interconexión a través de cableado de varias capas.Non obstante, baixo a nova idea de deseño, cando hai varios pisos, non só debemos considerar a interconexión do sinal e o cableado dentro do piso, senón tamén a interconexión entre os pisos.
Isto require que as ferramentas EDA teñan capacidades de deseño de rede tridimensional e de cableado, así como capacidades de optimización de rede de varias dependencias.Noutras palabras, esta ferramenta debería poder optimizar as conexións de rede entre varios esquemas nun espazo ao mesmo tempo.Pódense existir múltiples esquemas en forma de pilas virtuais no mesmo ambiente de deseño ou en diferentes ambientes de deseño, pero a interacción de datos entre eles debe ser coordinada e xestionada de xeito uniforme.
Actualmente non hai ferramentas EDA no mercado que cumpran plenamente esta demanda, pero apareceron ferramentas que se achegan a esta demanda no campo do deseño avanzado de envases, como a ferramenta de deseño avanzado de embalaxe avanzada de alta densidade.Ademais das ferramentas de deseño, as ferramentas de simulación e verificación EDA tamén deben seguir o ritmo de desenvolvemento.En primeiro lugar, as ferramentas de simulación e verificación necesitan ser capaces de analizar correctamente modelos de datos complexos.En segundo lugar, as ferramentas de simulación necesitan usar algoritmos máis potentes para realizar simulacións e obter resultados precisos, mentres que as ferramentas de verificación necesitan garantir a precisión e precisión dos datos do deseño á produción.
Conclusión:
A medida que o campo do deseño de circuítos integrados segue a desenvolverse e cambia, enfrontámonos a posibilidades e retos ilimitados.A idea de deseño de circuítos integrados desde unha perspectiva tridimensional proposta neste artigo non só é un reto para os métodos tradicionais de deseño, senón tamén unha innovación audaz para a tecnoloxía existente.Agarda a dirección futura do deseño de circuítos integrados e levaranos a unha nova era dun deseño electrónico máis eficiente e complexo.A pesar dos moitos retos, temos motivos para crer que co avance continuo e a innovación da tecnoloxía, este día converterase nunha realidade.