Dalam gelombang inovasi teknologi, bidang reka bentuk litar bersepadu telah membawa cara pemikiran revolusioner.Konsep -konsep seperti IC padu (IC padu), kawasan pemindahan isochronous (ITA), ruang litus (LITs) dan jumlah fungsional yang berkesan (EFV), yang pertama kali disebut pada 7 Ogos 2021, kelihatan agak maju pada masa itu.Tetapi seiring dengan berlalunya masa, idea -idea ini yang pernah dianggap fantasi secara beransur -ansur menemui kedudukan di dunia nyata.Sama seperti undang -undang Moore yang luar biasa apabila ia mula -mula dicadangkan, kini kita boleh mengintegrasikan lebih daripada 100 juta transistor pada cip kecil kurang daripada satu milimeter persegi.Hari ini, dua tahun kemudian, saya masih percaya bahawa idea -idea inovatif ini patut diterokai secara mendalam dan mengesyorkannya kepada pembaca.
1. Inovasi reka bentuk litar bersepadu dari perspektif tiga dimensi
Dalam reka bentuk litar bersepadu berskala besar (IC), pereka biasanya mengintegrasikan keseluruhan sistem elektronik pada cip tunggal, termasuk mikropemproses, teras IP analog, teras IP digital dan memori atau antara muka kawalan storan luar cip.Proses ini didasarkan pada teknologi integrasi dua dimensi, di mana semua unit fungsi transistor terletak pada satah yang sama.
Walau bagaimanapun, apabila kerumitan sistem terus meningkat, peningkatan kawasan cip telah menjadi masalah yang tidak dapat dielakkan, yang secara langsung mempengaruhi hasil cip.Di samping itu, apabila kemajuan teknologi mendekati had fizikal, sempadan undang -undang Moore menjadi semakin jelas.Akibatnya, orang mula mencari penyelesaian baru, seperti sistem pembungkusan sistem (SIP) dan teknologi pembungkusan lanjutan, chiplet (chiplet) dan teknologi integrasi heterogen, dan sebagainya, yang telah menjadi kunci kepada penerusan undang-undang Moore.
Dalam konteks ini, kami mencadangkan idea inovatif: merancang litar bersepadu dari perspektif tiga dimensi.Mengambil reka bentuk sistem-on-a-cip (SOC) sebagai contoh, kita tidak lagi merancang semua komponen pada satah wafer yang sama, tetapi mengedarkannya pada tahap yang berbeza (lantai), dan menggabungkan tahap ini untuk membentuk cip lengkapsistem.Seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah, setiap tingkat mempunyai lapisan transistor dan saling berkaitan melalui pendawaian pelbagai lapisan.Kadar yang berbeza terutamanya saling berkaitan melalui silikon vias (TSV) dan lapisan pengagihan semula (RDL).
Kaedah reka bentuk ini bermakna bahawa tingkat yang berbeza boleh dihasilkan menggunakan nod proses yang berbeza, manakala transistor pada tahap yang sama perlu menggunakan proses yang sama.Ini bukan sahaja gabungan reka bentuk litar bersepadu dan reka bentuk pembungkusan lanjutan, tetapi juga konsep reka bentuk baru.Kesukaran terletak pada inovasi dan penyesuaian alat EDA.
2. Keperluan era baru untuk alat EDA
Alat reka bentuk susun atur IC tradisional Reka bentuk transistor, perintang, dan kapasitor pada substrat silikon dan merealisasikan interkoneksi mereka melalui pendawaian berbilang lapisan.Walau bagaimanapun, di bawah idea reka bentuk baru, apabila terdapat beberapa tingkat, kita bukan sahaja harus mempertimbangkan interkoneksi isyarat dan pendawaian di dalam tingkat, tetapi juga interkoneksi antara tingkat.
Ini memerlukan alat EDA untuk mempunyai keupayaan reka bentuk rangkaian tiga dimensi dan pendawaian, serta keupayaan pengoptimuman rangkaian pelbagai lapisan.Dalam erti kata lain, alat ini harus dapat mengoptimumkan hubungan rangkaian antara pelbagai susun atur dalam ruang pada masa yang sama.Susun atur berganda boleh wujud dalam bentuk susunan maya dalam persekitaran reka bentuk yang sama, atau dalam persekitaran reka bentuk yang berbeza, tetapi interaksi data di antara mereka perlu diselaraskan dan diuruskan secara seragam.
Pada masa ini tidak ada alat EDA di pasaran yang memenuhi sepenuhnya permintaan ini, tetapi alat-alat yang mendekati permintaan ini telah muncul dalam bidang reka bentuk pembungkusan lanjutan, seperti HDAP Tool Reka Bentuk Pembungkusan Lanjutan Tinggi.Sebagai tambahan kepada alat reka bentuk, alat simulasi EDA dan pengesahan juga mesti bersaing dengan kadar pembangunan.Pertama, alat simulasi dan pengesahan perlu dapat menghuraikan model data kompleks dengan betul.Kedua, alat simulasi perlu menggunakan algoritma yang lebih kuat untuk melakukan simulasi dan mendapatkan hasil yang tepat, sementara alat pengesahan perlu memastikan ketepatan dan ketepatan data dari reka bentuk ke pengeluaran.
Kesimpulan:
Oleh kerana bidang reka bentuk litar bersepadu terus berkembang dan berubah, kita menghadapi kemungkinan dan cabaran yang tidak terhad.Idea reka bentuk litar bersepadu dari perspektif tiga dimensi yang dicadangkan dalam artikel ini bukan sahaja menjadi cabaran kepada kaedah reka bentuk tradisional, tetapi juga inovasi yang berani kepada teknologi yang sedia ada.Ia menyuarakan arah masa depan reka bentuk litar bersepadu dan akan membawa kita ke era baru reka bentuk elektronik yang lebih cekap dan kompleks.Walaupun banyak cabaran, kami mempunyai alasan untuk mempercayai bahawa dengan kemajuan berterusan dan inovasi teknologi, hari ini akan menjadi kenyataan.