В волне технологических инноваций область интегрированного дизайна схемы открыла революционное мышление.Такие концепции, как кубический IC (кубический IC), зона изохронной передачи (ITA), Litus Space (LITS) и эффективный функциональный объем (EFV), которые впервые были упомянуты 7 августа 2021 года, казались довольно продвинутыми в то время.Но со временем эти идеи, которые когда -то считались причудливыми, постепенно нашли опору в реальном мире.Подобно тому, как закон Мура был невероятным, когда он был впервые предложен, теперь мы можем интегрировать более 100 миллионов транзисторов на крошечные чипсы менее одного квадратного миллиметра.Сегодня, два года спустя, я все еще считаю, что эти инновационные идеи снова заслуживают подробности и рекомендуют их читателям.
1. Инновации в интегрированном проектировании схемы с трехмерной точки зрения
В традиционной крупномасштабной интегрированной схеме (IC) дизайнеры обычно интегрируют всю электронную систему в одном чипе, включая микропроцессор, аналоговое IP-ядро, цифровое IP-ядро и память или интерфейс управления хранением вне чипа.Этот процесс основан на двухмерной технологии интеграции, в которой все функциональные единицы транзистора расположены на одной плоскости.
Однако по мере того, как сложность системы продолжает расти, увеличение области чипа стало неизбежной проблемой, которая непосредственно влияет на выход чипа.Кроме того, по мере того, как технологический прогресс приближается к физическим ограничениям, границы закона Мура становятся все более очевидными.В результате люди начали искать новые решения, такие как системный пакет (SIP) и передовая технология упаковки, чипсет (чиплет) и гетерогенная технология интеграции и т. Д., Которые стали ключом к продолжению закона Мура.
В этом контексте мы предложили инновационную идею: разработка интегрированных цепей с трехмерной точки зрения.В качестве примера приобретаем проектирование системы на чипе (SOC), мы больше не разрабатываем все компоненты на одной плоскости пластины, а распределим их на разных уровнях (этажа) и объединяем эти уровни, чтобы сформировать полный чипсистема.Как показано на рисунке ниже, каждый этаж имеет слой транзисторов и взаимосвязан с помощью многослойной проводки.Различные этажи в основном взаимосвязаны с помощью слоев кремния (TSV) и перераспределения (RDL).
Этот метод проектирования означает, что различные этажи могут быть изготовлены с использованием различных узлов процесса, в то время как транзисторы на одном уровне должны использовать один и тот же процесс.Это не только слияние интегрированного дизайна схемы и усовершенствованного дизайна упаковки, но и совершенно новая концепция дизайна.Сложность заключается в инновациях и адаптации инструментов EDA.
2. Требования к новой эре для инструментов EDA
Традиционные инструменты для дизайна IC проектируют транзисторы, резисторы и конденсаторы на кремниевой субстрате и реализуют их взаимосвязь с помощью многослойной проводки.Однако в соответствии с новой дизайнерской идеей, когда есть несколько этажей, мы должны не только учитывать взаимосвязь сигнала и проводку в этаже, но и взаимосвязь между этажами.
Это требует, чтобы инструменты EDA обладали трехмерными возможностями сети и проектирования проводки, а также возможностей для многослойной оптимизации сети.Другими словами, этот инструмент должен быть в состоянии оптимизировать сетевые соединения между несколькими макетами в пространстве одновременно.Несколько макетов могут существовать в виде виртуальных стеков в одной и той же среде проектирования или в различных средах проектирования, но взаимодействие между ними необходимо координировать и управлять равномерно.
В настоящее время на рынке нет никаких инструментов EDA, которые полностью удовлетворяют этот спрос, но инструменты, которые приближаются к этому спросу, появились в области передовой конструкции упаковки, таких как инструмент для продвинутой упаковки высокой плотности HDAP.В дополнение к инструментам проектирования, инструменты моделирования и проверки EDA также должны идти в ногу с темпами разработки.Во -первых, инструменты моделирования и проверки должны иметь возможность правильно проанализировать сложные модели данных.Во -вторых, инструменты моделирования должны использовать более мощные алгоритмы для выполнения моделирования и получения точных результатов, в то время как инструменты проверки необходимы для обеспечения точности и точности данных от проектирования до производства.
Заключение:
Поскольку область интегрированной конструкции схемы продолжает развиваться и меняться, мы сталкиваемся с неограниченными возможностями и проблемами.Идея интегрированной конструкции схемы с трехмерной точки зрения, предложенной в этой статье, является не только проблемой для традиционных методов проектирования, но и смелым инновацией для существующих технологий.Это предвещает будущее направление интегрированной конструкции схемы и приведет нас в новую эру более эффективной и сложной электронной конструкции.Несмотря на множество проблем, у нас есть основания полагать, что с постоянным продвижением и инновациями технологий этот день станет реальностью.