Na onda de inovação tecnológica, o campo do design de circuitos integrados inaugurou um modo de pensar revolucionário.Conceitos como IC cúbica (IC cúbica), área de transferência isocrônica (ITA), espaço Litus (LITS) e volume funcional eficaz (EFV), que foram mencionados pela primeira vez em 7 de agosto de 2021, pareciam bastante avançados na época.Mas, com o passar do tempo, essas idéias que antes eram consideradas fantasiosas encontraram gradualmente uma posição no mundo real.Assim como a lei de Moore foi incrível quando foi proposta pela primeira vez, agora podemos integrar mais de 100 milhões de transistores em pequenas lascas de menos de um milímetro quadrado.Hoje, dois anos depois, ainda acredito que essas idéias inovadoras valem a pena explorar em profundidade novamente e recomendando -as aos leitores.
1. Inovação integrada de design de circuitos de uma perspectiva tridimensional
No design tradicional de circuito integrado em larga escala (IC), os designers geralmente integram todo o sistema eletrônico em um único chip, incluindo um microprocessador, núcleo de IP analógico, núcleo de IP digital e interface de controle de armazenamento ou off-chip.Esse processo é baseado na tecnologia de integração bidimensional, na qual todas as unidades funcionais do transistor estão localizadas no mesmo plano.
No entanto, à medida que a complexidade do sistema continua aumentando, o aumento da área de chip se tornou um problema inevitável, o que afeta diretamente o rendimento do chip.Além disso, à medida que o progresso tecnológico se aproxima dos limites físicos, os limites da lei de Moore estão se tornando cada vez mais aparentes.Como resultado, as pessoas começaram a buscar novas soluções, como sistema de sistema (SIP) e tecnologia avançada de embalagens, chipset (chiplet) e tecnologia de integração heterogênea etc., que se tornaram a chave para a continuação da lei de Moore.
Nesse contexto, propusemos uma idéia inovadora: projetar circuitos integrados de uma perspectiva tridimensional.Tomando o design de um sistema no chip (SOC) como exemplo, não projetamos mais todos os componentes no mesmo plano de wafer, mas os distribuímos em diferentes níveis (andary) e combinamos esses níveis para formar um chip completosistema.Como mostrado na figura abaixo, cada andar possui uma camada de transistores e é interconectado através da fiação de várias camadas.Diferentes andares são interconectados principalmente através de Vias de silício (TSV) e camadas de redistribuição (RDL).
Esse método de design significa que diferentes andares podem ser fabricados usando diferentes nós de processo, enquanto os transistores no mesmo nível precisam usar o mesmo processo.Isso não é apenas uma fusão de design de circuito integrado e design avançado de embalagens, mas também um conceito de design totalmente novo.A dificuldade está na inovação e adaptação das ferramentas EDA.
2. Novos requisitos da ERA para ferramentas EDA
As ferramentas tradicionais de design de layout do IC projetam transistores, resistores e capacitores em um substrato de silício e realize sua interconexão através da fiação de várias camadas.No entanto, sob a nova idéia de design, quando existem vários andares, devemos considerar não apenas a interconexão e a fiação do sinal dentro do andar, mas também a interconexão entre os andares.
Isso exige que as ferramentas EDA tenham recursos tridimensionais de rede e design de fiação, bem como recursos de otimização de rede de vários lançamentos.Em outras palavras, essa ferramenta deve ser capaz de otimizar as conexões de rede entre vários layouts em um espaço ao mesmo tempo.Vários layouts podem existir na forma de pilhas virtuais no mesmo ambiente de design ou em diferentes ambientes de design, mas a interação de dados entre elas precisa ser coordenada e gerenciada uniformemente.
Atualmente, não existem ferramentas de EDA no mercado que atendam totalmente a essa demanda, mas as ferramentas que se aproximam dessa demanda surgiram no campo do design avançado de embalagens, como a ferramenta de design de embalagem avançada de alta densidade.Além das ferramentas de design, as ferramentas de simulação e verificação da EDA também devem acompanhar o ritmo de desenvolvimento.Primeiro, as ferramentas de simulação e verificação precisam ser capazes de analisar corretamente modelos de dados complexos.Em segundo lugar, as ferramentas de simulação precisam usar algoritmos mais poderosos para realizar simulações e obter resultados precisos, enquanto as ferramentas de verificação precisam garantir a precisão e a precisão dos dados do design à produção.
Conclusão:
À medida que o campo do design integrado de circuitos continua a se desenvolver e mudar, estamos diante de possibilidades e desafios ilimitados.A idéia integrada de design de circuitos de uma perspectiva tridimensional proposta neste artigo não é apenas um desafio aos métodos de design tradicionais, mas também uma inovação ousada para a tecnologia existente.Ele anuncia a direção futura do design de circuitos integrados e nos levará a uma nova era de design eletrônico mais eficiente e complexo.Apesar dos muitos desafios, temos motivos para acreditar que, com o avanço e a inovação contínuos da tecnologia, este dia se tornará realidade.