Nell'ondata di innovazione tecnologica, il campo della progettazione del circuito integrato ha inaugurato un modo di pensare rivoluzionario.Concetti come IC cubici (IC cubico), area di trasferimento isocrona (ITA), Litus Space (LITS) e volume funzionale efficace (EFV), che sono stati menzionati per la prima volta il 7 agosto 2021, sembravano piuttosto avanzati al momento.Ma col passare del tempo, queste idee che una volta erano considerate fantasiose hanno gradualmente trovato un punto d'appoggio nel mondo reale.Proprio come la legge di Moore è stata incredibile quando è stata proposta per la prima volta, ora possiamo integrare più di 100 milioni di transistor su piccoli patatine di meno di un millimetro quadrato.Oggi, due anni dopo, credo ancora che queste idee innovative valgano di nuovo esplorare in profondità e raccomandarle ai lettori.
1. Innovazione di progettazione del circuito integrato da una prospettiva tridimensionale
Nel tradizionale progettazione di circuiti integrati su larga scala (IC), i progettisti di solito integrano l'intero sistema elettronico su un singolo chip, tra cui un microprocessore, core IP analogico, core IP digitale e memoria o interfaccia di controllo dell'archiviazione off-chip.Questo processo si basa sulla tecnologia di integrazione bidimensionale, in cui tutte le unità funzionali transistor si trovano sullo stesso piano.
Tuttavia, poiché la complessità del sistema continua ad aumentare, l'aumento dell'area del chip è diventato un problema inevitabile, che influisce direttamente sulla resa del chip.Inoltre, man mano che il progresso tecnologico si avvicina ai limiti fisici, i confini della legge di Moore stanno diventando sempre più evidenti.Di conseguenza, le persone hanno iniziato a cercare nuove soluzioni, come System-in Package (SIP) e tecnologia di imballaggio avanzata, chipset (chiplet) e tecnologia di integrazione eterogenea, ecc., Che sono diventate la chiave per la continuazione della legge di Moore.
In questo contesto, abbiamo proposto un'idea innovativa: progettare circuiti integrati da una prospettiva tridimensionale.Assumendo la progettazione di un sistema su un chip (SOC) come esempio, non progettiamo più tutti i componenti sullo stesso piano di wafer, ma li distribuiamo a livelli diversi (Storey) e combiniamo questi livelli per formare un chip completosistema.Come mostrato nella figura seguente, ogni piano ha uno strato di transistor ed è interconnesso attraverso il cablaggio multistrato.Diversi piani sono principalmente interconnessi attraverso i livelli di silicio VIA (TSV) e ridistribuzione (RDL).
Questo metodo di progettazione significa che possono essere fabbricati diversi piani utilizzando diversi nodi di processo, mentre i transistor allo stesso livello devono utilizzare lo stesso processo.Questa non è solo una fusione di progettazione di circuiti integrati e progettazione di imballaggi avanzati, ma anche un concetto di design nuovo di zecca.La difficoltà sta nell'innovazione e nell'adattamento degli strumenti EDA.
2. Nuovi requisiti di era per gli strumenti EDA
I tradizionali strumenti di progettazione del layout IC progettano transistor, resistori e condensatori su un substrato di silicio e realizzano la loro interconnessione attraverso il cablaggio a più livelli.Tuttavia, in base alla nuova idea di progettazione, quando ci sono più piani, non dobbiamo solo considerare l'interconnessione e il cablaggio del segnale all'interno del piano, ma anche l'interconnessione tra i piani.
Ciò richiede che gli strumenti EDA abbiano funzionalità di rete tridimensionale e progettazione di cablaggi, nonché funzionalità di ottimizzazione della rete multi-layout.In altre parole, questo strumento dovrebbe essere in grado di ottimizzare le connessioni di rete tra più layout in uno spazio contemporaneamente.Possono esistere più layout sotto forma di stack virtuali nello stesso ambiente di progettazione o in diversi ambienti di progettazione, ma l'interazione dei dati tra loro deve essere coordinata e gestita in modo uniforme.
Al momento non ci sono strumenti EDA sul mercato che soddisfano pienamente questa domanda, ma gli strumenti che si avvicinano a questa domanda sono emersi nel campo della progettazione avanzata di imballaggi, come lo strumento di progettazione di imballaggi avanzati ad alta densità HDAP.Oltre agli strumenti di progettazione, anche gli strumenti di simulazione e verifica EDA devono tenere il passo con il ritmo dello sviluppo.Innanzitutto, gli strumenti di simulazione e verifica devono essere in grado di analizzare correttamente modelli di dati complessi.In secondo luogo, gli strumenti di simulazione devono utilizzare algoritmi più potenti per eseguire simulazioni e ottenere risultati accurati, mentre gli strumenti di verifica devono garantire l'accuratezza e la precisione dei dati dalla progettazione alla produzione.
Conclusione:
Mentre il campo della progettazione del circuito integrato continua a svilupparsi e cambiare, ci troviamo di fronte a possibilità e sfide illimitate.L'idea di progettazione del circuito integrato da una prospettiva tridimensionale proposta in questo articolo non è solo una sfida per i metodi di progettazione tradizionali, ma anche una audace innovazione per la tecnologia esistente.A annuncia la direzione futura del design integrato del circuito e ci condurrà in una nuova era di design elettronico più efficiente e complesso.Nonostante le molte sfide, abbiamo motivo di credere che con il continuo progresso e l'innovazione della tecnologia, questo giorno diventerà realtà.