In die golf van tegnologiese innovasie het die veld van geïntegreerde kringontwerp 'n revolusionêre denkwyse ingelui.Konsepte soos kubieke IC (kubieke IC), isochrone oordragarea (ITA), litusruimte (LITS) en effektiewe funksionele volume (EFV), wat die eerste keer op 7 Augustus 2021 genoem is, het destyds redelik gevorderd gelyk.Maar soos die tyd verloop, het hierdie idees wat eens as 'n fantasieuse beskou is, geleidelik 'n vastrapplek in die regte wêreld gevind.Net soos Moore se wet ongelooflik was toe dit die eerste keer voorgestel is, kan ons nou meer as 100 miljoen transistors op klein skyfies van minder as een vierkante millimeter integreer.Vandag, twee jaar later, glo ek steeds dat hierdie innoverende idees die moeite werd is om weer in diepte te verken en hulle aan lesers aan te beveel.
1. Geïntegreerde kringontwerpinnovasie vanuit 'n driedimensionele perspektief
In tradisionele grootskaalse geïntegreerde stroombaan (IC) -ontwerp, integreer ontwerpers gewoonlik die hele elektroniese stelsel op 'n enkele skyfie, insluitend 'n mikroverwerker, analoog IP-kern, digitale IP-kern en geheue of off-chip stoorbeheer-koppelvlak-wag.Hierdie proses is gebaseer op tweedimensionele integrasie-tegnologie, waarin alle funksionele eenhede van die transistor op dieselfde vlak geleë is.
Namate die stelselkompleksiteit egter steeds toeneem, het die toename in chiparea 'n onvermydelike probleem geword, wat die chipopbrengs direk beïnvloed.Namate tegnologiese vooruitgang fisiese grense benader, word die grense van Moore se wet al hoe duideliker.Gevolglik het mense begin om nuwe oplossings te soek, soos stelsel-in-pak (SIP) en gevorderde verpakkingstegnologie, chipset (chiplet) en heterogene integrasietegnologie, ens., Wat die sleutel tot die voortsetting van Moore se wet geword het.
In hierdie konteks het ons 'n innoverende idee voorgestel: die ontwerp van geïntegreerde stroombane vanuit 'n driedimensionele perspektief.As ons die ontwerp van 'n stelsel-op-'n-chip (SOC) as voorbeeld neem, ontwerp ons nie meer alle komponente op dieselfde wafelvlak nie, maar versprei dit op verskillende vlakke (verdieping) en kombineer hierdie vlakke om 'n volledige chip te vormstelsel.Soos getoon in die onderstaande figuur, het elke verdieping 'n laag transistors en word hulle met mekaar verbind deur middel van multi-laag bedrading.Verskillende verdiepings word hoofsaaklik met mekaar verbind deur silikon VIA's (TSV) en herverdelingslae (RDL).
Hierdie ontwerpmetode beteken dat verskillende verdiepings met verskillende prosesnodes vervaardig kan word, terwyl transistors op dieselfde vlak dieselfde proses moet gebruik.Dit is nie net 'n samesmelting van geïntegreerde kringontwerp en gevorderde verpakkingsontwerp nie, maar ook 'n splinternuwe ontwerpkonsep.Die probleme lê in die innovasie en aanpassing van EDA -instrumente.
2. Nuwe ERA -vereistes vir EDA -gereedskap
Tradisionele IC-uitlegontwerpgereedskap Ontwerp transistors, weerstande en kondenseerders op 'n silikon-substraat en besef hul onderlinge verbinding deur middel van multi-laag bedrading.Onder die nuwe ontwerpidee, moet ons egter nie net die seinverbinding en bedrading in die verdieping oorweeg nie, maar ook die onderlinge verbinding tussen verdiepings.
Dit vereis dat EDA-instrumente drie-dimensionele netwerk- en bedrading-ontwerpvermoëns het, sowel as multi-layout-netwerkoptimaliseringsvermoëns.Met ander woorde, hierdie instrument moet in staat wees om netwerkverbindings tussen verskeie uitlegte in 'n ruimte terselfdertyd te optimaliseer.Verskeie uitlegte kan bestaan in die vorm van virtuele stapels in dieselfde ontwerpomgewing, of in verskillende ontwerpomgewings, maar die data -interaksie tussen hulle moet gekoördineer en eenvormig bestuur word.
Daar is tans geen EDA-instrumente op die mark wat ten volle aan hierdie vraag voldoen nie, maar gereedskap wat naby hierdie vraag kom, het op die gebied van gevorderde verpakkingsontwerp na vore gekom, soos die hoë-digtheid Advanced Packaging Design Tool HDAP.Benewens ontwerpinstrumente, moet EDA -simulasie- en verifikasie -instrumente ook tred hou met die tempo van ontwikkeling.Eerstens moet simulasie- en verifiëringsinstrumente ingewikkelde datamodelle korrek kan ontleed.Tweedens moet simulasie -instrumente kragtiger algoritmes gebruik om simulasies uit te voer en akkurate resultate te verkry, terwyl verifikasie -instrumente die akkuraatheid en akkuraatheid van data van ontwerp tot produksie moet verseker.
Afsluiting:
Aangesien die veld van geïntegreerde kringontwerp steeds ontwikkel en verander, word ons gekonfronteer met onbeperkte moontlikhede en uitdagings.Die geïntegreerde kringontwerpidee vanuit 'n driedimensionele perspektief wat in hierdie artikel voorgestel word, is nie net 'n uitdaging vir tradisionele ontwerpmetodes nie, maar ook 'n gewaagde innovasie vir bestaande tegnologie.Dit stel die toekomstige rigting van geïntegreerde kringontwerp in die lig en sal ons lei tot 'n nuwe era van doeltreffender en ingewikkelde elektroniese ontwerp.Ondanks die vele uitdagings, het ons rede om te glo dat hierdie dag met die voortdurende vooruitgang en innovasie van tegnologie 'n werklikheid sal word.