Vo vlne technologických inovácií sa oblasť integrovaného dizajnu obvodu uvádzala revolučným spôsobom myslenia.Koncepty ako Cubic IC (Cubic IC), izochrónna oblasť prenosu (ITA), Litus Space (LITS) a efektívny funkčný objem (EFV), ktoré boli prvýkrát uvedené 7. augusta 2021, sa v tom čase zdali dosť pokročilé.Ale ako plynie čas, tieto myšlienky, ktoré boli kedysi považované za fantastické, postupne našli oporu v skutočnom svete.Rovnako ako Mooreov zákon bol neuveriteľný, keď bol prvýkrát navrhnutý, teraz môžeme integrovať viac ako 100 miliónov tranzistorov na drobných čipoch menej ako jeden milimeter štvorca.Dnes, o dva roky neskôr, stále verím, že tieto inovatívne nápady sa oplatí znova preskúmať do hĺbky a odporúčajú ich čitateľom.
1. Integrované inovácie dizajnu obvodov z trojrozmernej perspektívy
V tradičnom rozsiahlom integrovanom obvode (IC) dizajnéri obvykle integrujú celý elektronický systém na jediný čip vrátane mikroprocesora, analógového IP jadra, digitálneho IP jadra a pamäťového riadiaceho rozhrania úložiska ČIP.Tento proces je založený na dvojrozmernej integračnej technológii, v ktorej sa všetky tranzistorové funkčné jednotky umiestnia v rovnakej rovine.
Keďže sa však komplexnosť systému neustále zvyšuje, zvýšenie oblasti ChIP sa stalo nevyhnutným problémom, ktorý priamo ovplyvňuje výťažok čipu.Okrem toho, keď sa technologický pokrok blíži k fyzickým limitom, hranice Mooreovho zákona sú čoraz zjavnejšie.Výsledkom bolo, že ľudia začali hľadať nové riešenia, ako napríklad systém v systéme (SIP) a pokročilé technológie balenia, čipset (chiplet) a heterogénna technológia integrácie atď., Ktoré sa stali kľúčom k pokračovaniu Mooreovho zákona.
V tejto súvislosti sme navrhli inovatívny nápad: navrhovanie integrovaných obvodov z trojrozmernej perspektívy.Ako príklad vezmeme navrhovanie systému na čip (SOC), už viac nenavrhujeme všetky komponenty v rovnakej oblátkovej rovine, ale distribuujeme ich na rôznych úrovniach (poschodie) a tieto úrovne kombinujeme tak, aby vytvorili úplný čipsystém.Ako je znázornené na obrázku nižšie, každé poschodie má vrstvu tranzistorov a je vzájomne prepojené viacvrstvovým zapojením.Rôzne podlahy sú prepojené hlavne prostredníctvom kremíkových priechodov (TSV) a redistribučných vrstiev (RDL).
Táto metóda návrhu znamená, že rôzne podlažia sa môžu vyrábať pomocou rôznych procesných uzlov, zatiaľ čo tranzistory na rovnakej úrovni musia používať rovnaký proces.Nejde iba o fúziu integrovaného dizajnu obvodov a pokročilého dizajnu obalov, ale aj o úplne nový koncept dizajnu.Obtiažnosť spočíva v inováciách a prispôsobovaní nástrojov EDA.
2. Nové požiadavky na ERA pre nástroje EDA
Tradičné konštrukčné náradie IC Design Tranzistory, Resistors and Conydaters na kremíkovom substráte a realizujú ich prepojenie prostredníctvom viacvrstvového zapojenia.Podľa novej myšlienky dizajnu však, keď existuje viac podlaží, musíme nielen zvážiť prepojenie a zapojenie signálu v podlaží, ale aj prepojenie medzi podlahami.
Vyžaduje si to nástroje EDA, aby mali trojrozmerné funkcie navrhovania siete a zapojenia, ako aj možnosti optimalizácie siete s viacerými vrstvami.Inými slovami, tento nástroj by mal byť schopný optimalizovať sieťové pripojenia medzi viacerými rozloženie v priestore súčasne.Viacnásobné rozloženia môže existovať vo forme virtuálnych stohov v rovnakom prostredí navrhovania alebo v rôznych dizajnových prostrediach, ale interakcia s údajmi medzi nimi musí byť koordinovaná a spravovaná rovnomerne.
V súčasnosti na trhu neexistujú žiadne nástroje EDA, ktoré by plne uspokojili tento dopyt, ale v oblasti pokročilého dizajnu obalov, ako je napríklad pokročilý nástroj HDAP dizajnu obalov, sa objavili nástroje, ktoré sa priblížili k tomuto dopytu.Okrem návrhu nástrojov si simulácie a overovanie EDA musia tiež držať krok s vývojom.Po prvé, simulačné a overovacie nástroje musia byť schopné správne analyzovať komplexné dátové modely.Po druhé, simulačné nástroje musia použiť výkonnejšie algoritmy na vykonávanie simulácií a získanie presných výsledkov, zatiaľ čo overovacie nástroje musia zabezpečiť presnosť a presnosť údajov od návrhu po výrobu.
Záver:
Keďže oblasť integrovaného obvodu sa neustále rozvíja a mení, čelíme neobmedzeným možnostiam a výzvam.Idea integrovaného dizajnu obvodu z trojrozmernej perspektívy navrhnutej v tomto článku nie je len výzvou pre tradičné metódy navrhovania, ale aj odvážne inovácie existujúcej technológie.Hlási budúci smer integrovaného dizajnu obvodu a povedie nás do novej éry efektívnejšieho a zložitejšieho elektronického dizajnu.Napriek mnohým výzvam máme dôvod domnievať sa, že s neustálym rozvojom a inováciou technológie sa tento deň stane realitou.