Teknolojik yenilik dalgasında, entegre devre tasarımı alanı devrimci bir düşünce tarzını başlattı.İlk olarak 7 Ağustos 2021'de bahsedilen kübik IC (kübik IC), eşzamanlı transfer alanı (ITA), litus alanı (LITS) ve etkili fonksiyonel hacim (EFV) gibi kavramlar o zamanlar oldukça gelişmiş görünüyordu.Ancak zaman geçtikçe, bir zamanlar hayali kabul edilen bu fikirler, gerçek dünyada yavaş yavaş bir yer buldu.Tıpkı Moore Yasası'nın ilk önerildiğinde inanılmaz olduğu gibi, şimdi 100 milyondan fazla transistörü bir kare milimetreden daha az küçük cipslere entegre edebiliriz.Bugün, iki yıl sonra, bu yenilikçi fikirlerin tekrar derinlemesine araştırmaya ve onları okuyuculara tavsiye etmeye değer olduğuna hala inanıyorum.
1. Üç boyutlu bir perspektiften entegre devre tasarımı yeniliği
Geleneksel büyük ölçekli entegre devre (IC) tasarımında, tasarımcılar genellikle tüm elektronik sistemi mikroişlemci, analog IP çekirdeği, dijital IP çekirdeği ve bellek veya çip dışı depolama kontrol arayüzü dahil olmak üzere tek bir çipte entegre ederler.Bu işlem, tüm transistör fonksiyonel birimlerinin aynı düzlemde bulunduğu iki boyutlu entegrasyon teknolojisine dayanmaktadır.
Bununla birlikte, sistem karmaşıklığı artmaya devam ettikçe, çip alanındaki artış, çip verimini doğrudan etkileyen kaçınılmaz bir sorun haline gelmiştir.Buna ek olarak, teknolojik ilerleme fiziksel sınırlara yaklaştıkça, Moore yasasının sınırları giderek daha belirgin hale geliyor.Sonuç olarak, insanlar Moore Yasası'nın devam etmesinin anahtarı haline gelen paket içi sistem (SIP) ve gelişmiş ambalaj teknolojisi, yonga seti (Chiplet) ve heterojen entegrasyon teknolojisi vb. Gibi yeni çözümler aramaya başladılar.
Bu bağlamda, yenilikçi bir fikir önerdik: entegre devreleri üç boyutlu bir perspektiften tasarlamak.Bir çip üzerindeki sistemin (SOC) tasarımını örnek olarak alarak, artık tüm bileşenleri aynı gofret düzleminde tasarlamıyoruz, ancak bunları farklı seviyelere (katlı) dağıtıyoruz ve bu seviyeleri tam bir çip oluşturmak için birleştiriyoruzsistem.Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, her katın bir transistör tabakası vardır ve çok katmanlı kablolama ile birbirine bağlanır.Farklı katlar esas olarak silikon Vias (TSV) ve yeniden dağıtım katmanları (RDL) ile birbirine bağlanır.
Bu tasarım yöntemi, farklı katların farklı işlem düğümleri kullanılarak üretilebileceği anlamına gelirken, aynı seviyedeki transistörlerin aynı işlemi kullanması gerekir.Bu sadece entegre devre tasarımı ve gelişmiş ambalaj tasarımının bir füzyonu değil, aynı zamanda yepyeni bir tasarım konseptidir.Zorluk, EDA Tools'un yenilikçiliği ve uyarlanmasında yatmaktadır.
2. EDA araçları için yeni dönem gereksinimleri
Geleneksel IC düzeni tasarım araçları, bir silikon substrat üzerindeki transistörler, dirençler ve kapasitörler tasarlayın ve çok katmanlı kablolama yoluyla bağlantılarını fark edin.Bununla birlikte, yeni tasarım fikri kapsamında, birden fazla kat olduğunda, sadece kat içinde sinyal ara bağlantı ve kablolamayı değil, aynı zamanda katlar arasındaki ara bağlantıyı da düşünmeliyiz.
Bu, EDA Tools'un üç boyutlu ağ ve kablo tasarım özelliklerinin yanı sıra çok katmanlı ağ optimizasyon özelliklerine sahip olmasını gerektirir.Başka bir deyişle, bu araç aynı anda bir alanda birden çok düzen arasındaki ağ bağlantılarını optimize edebilmelidir.Aynı tasarım ortamında veya farklı tasarım ortamlarında sanal yığınlar şeklinde birden fazla düzen mevcut olabilir, ancak aralarındaki veri etkileşiminin koordine edilmesi ve düzgün bir şekilde yönetilmesi gerekir.
Şu anda piyasada bu talebi tam olarak karşılayan EDA aracı yok, ancak bu talebe yaklaşan araçlar, yüksek yoğunluklu gelişmiş ambalaj tasarım aracı HDAP gibi gelişmiş ambalaj tasarımı alanında ortaya çıktı.Tasarım araçlarına ek olarak, EDA simülasyonu ve doğrulama araçları da gelişim hızına ayak uydurmalıdır.İlk olarak, simülasyon ve doğrulama araçlarının karmaşık veri modellerini doğru bir şekilde ayrıştırabilmesi gerekir.İkincisi, simülasyon araçlarının simülasyonları gerçekleştirmek ve doğru sonuçlar elde etmek için daha güçlü algoritmalar kullanması gerekirken, doğrulama araçlarının tasarımdan üretime doğruluğunu ve hassasiyetini sağlaması gerekir.
Çözüm:
Entegre devre tasarımı alanı gelişmeye ve değişmeye devam ettikçe, sınırsız olasılıklar ve zorluklarla karşı karşıyayız.Bu makalede önerilen üç boyutlu bir perspektiften entegre devre tasarım fikri sadece geleneksel tasarım yöntemleri için bir zorluk değil, aynı zamanda mevcut teknolojiye cesur bir yeniliktir.Entegre devre tasarımının gelecekteki yönünü müjdeliyor ve bizi daha verimli ve karmaşık elektronik tasarımın yeni bir çağına götürecektir.Birçok zorluğa rağmen, teknolojinin sürekli ilerlemesi ve yeniliği ile bu gün bir gerçek olacağına inanmak için bir nedenimiz var.