3D-IC-Designlösungen

3D-IC-Design ist ein neues Designparadigma, das von den sinkenden Ergebnissen der Skalierung der IC-Technologie angetrieben wird. Das 3D-IC-Design nutzt neue fortschrittliche Gehäusetechnologien, die die Integration eines oder mehrerer Chiplets in ein einziges Gehäuse ermöglichen. Chiplets sind integrierte Schaltungen (IC), die für die Integration in ein einziges Gehäuse optimiert sind.

3D-IC-Designs erfordern die nahtlose Integration von ECAD/MCAD-Tools aus mehreren Domänen in eine hochintegrierte Designplattform, die als 3D-IC-Workflows bezeichnet wird. Unter Nutzung des breiten Portfolios an führenden EDA- und MCAD-Tools von Siemens wird eine umfassende Reihe von Workflows angeboten, die das Spektrum von der Zerlegung auf Systemebene bis hin zur Fertigungsübergabe umfassen, um den Kunden die Möglichkeit zu geben, diese komplexen, chipletbasierten Designs zu entwerfen.

Die 3D-IC-Workflows erfordern auch eine enge Integration mit einem umfassenden Satz von Design-Kits, um den Entwurf, die Integration und den Zusammenbau von Chiplet-basierten 3D-IC-Designs zu ermöglichen. Um ein Chiplet-Ökosystem zu ermöglichen, hat Siemens die Führung bei der Förderung der neuen CDX/OCP 3D IC Design Kits (3DK) -Initiativen in Zusammenarbeit mit anderen EDA-Anbietern übernommen. Siemens unterstützt und treibt aktiv die Einführung dieser neuen Industriestandards durch das JEDEC-Branchennormengremium voran und verpflichtet sich, diese neuen Standards formell in seinen Tools und Arbeitsabläufen zu übernehmen.

Das 3D-IC-Design integriert mehrere Chips, wie Logik und Speicher, in einem einzigen System mithilfe von vertikalem Stacking (z. B. TSVs) oder fortschrittlichen Verpackungstechnologien. Es beinhaltet die Aufteilung der Funktionen in Chiplets, die Definition von Die-to-Die-Verbindungen und die Optimierung der System-PPA und -Kosten. Im Gegensatz zu herkömmlichem 2D-SoC-Design erfordert das 3D-IC-Design eine Überprüfung der Konnektivität, der Signal- und Leistungsintegrität, des thermischen Verhaltens und der mechanischen Beanspruchung im gesamten Stack. Da Moore's Law immer langsamer wird, ist das 3D-IC-Design entscheidend, um eine höhere Leistung, Bandbreite und Energieeffizienz zu ermöglichen und die Anforderungen von KI-/HPC-Anwendungen zu erfüllen.

Siemens Innovator3D IC™ ist eine Reihe einheitlicher Lösungen für 2,5D/3D-IC- und Chiplet-basiertes Design. Innovator3D IC Integrator verbindet frühe Systemerkundung, Planung, 3D-Design und Implementierung, multiphysikalische Analysen und Multi-Die-Signoff, sodass Teams 3D-IC-Systeme vom Konzept bis zum Silizium entwerfen, validieren und optimieren können.

Die Innovator3D-IC-Lösungen von Siemens unterstützen 3D-IC- und Chiplet-basierte Designs über eine einheitliche, systemgesteuerte Plattform, die Architektur, Design, Analyse, Verifizierung und Test im gesamten Multi-Die-System miteinander verbindet. Es ermöglicht frühzeitiges STCO, einheitliche Entwurfsimplementierung, Multiphysik-Analysen auf Systemebene, Multi-Die-Verifizierung und Abzeichnung sowie integrierte DFT- und Ertragsoptimierung. Durch die Verknüpfung dieser Workflows durch einen konsistenten digitalen 3D-Zwilling helfen Innovator3D-IC-Lösungen Teams dabei, Risiken früher zu erkennen, PPA auf Systemebene zu optimieren und kostspielige Neugestaltungszyklen zu reduzieren.

Die IC-Lösungen von Innovator3D basieren auf einem offenen und interoperablen ecosystem mit umfassender Unterstützung von Standards, einschließlich, aber nicht beschränkt auf 3Dblox (IEEE P3537) für den Austausch von 3D-Konstruktionsdaten, uCie und BoW für Die-to-Die-Interkonnektivität und IEEE 1838/IEEE 1687 für Multi-Die-Test und Zugriff. Das Innovator3D IC Integrator Cockpit unterstützt verschiedene Designformate wie GDSII, LEF/DEF, Verilog, ODB++, CSV usw.

Der Cockpit Innovator3D IC Integrator wurde entwickelt, um bestehende Designumgebungen zu erweitern und in sie zu integrieren. Seine offene Architektur unterstützt Standardformate und arbeitet mit Tools von Drittanbietern zusammen, sodass Teams 3D-IC-Funktionen auf Systemebene einsetzen können, ohne die etablierten Abläufe beim Silizium-Design zu unterbrechen.

Siemens bietet erstklassige Tools zur Paketplanung und 3D-Stackvalidierung in den 3D-IC-Design-Workflows. Der integrierte Elektrik- und Zuverlässigkeits-Workflow unterstützt frühzeitige prädiktive, Entwurfs- und Signoff-Analysen von mehrschichtigen 2,5/3D-Konstruktionen. Die Test-Workflows erleichtern die Zusammenarbeit zwischen den Paket-/Chiplet-Designteams mit den DFT-/Testteams und nutzen die erstklassige Multi-DFT-Toolsuite von Siemens.

Die 3D-IC-Technologie bietet dem Systemdesigner nahezu unbegrenzte Flexibilität, sein Design in Chiplets zu unterteilen, die jeweils für einen IC-Technologieknoten optimiert sind, der für jede Funktion am besten geeignet ist. Die Arbeitsabläufe für Architekturplanung und Design erleichtern die Zusammenarbeit zwischen den System-/RTL-Designteams mit den Paket-/Chiplet-Designteams, die prädiktive Analysen nutzen, um effizient eine optimale Architektur zu finden, bevor teure und zeitaufwändige Entwurfsimplantationen bei potenziell nicht optimalen oder pathologischen Entwürfen eingesetzt werden.

Die Entwurfsanalyse ermöglicht es den Teams für physische Planung und Elektrik/Zuverlässigkeitsanalyse, das Design während der Implementierungsphasen zu validieren und Fehler zu erkennen, bevor nach Fertigstellung des physischen Entwurfs die Freigabe erfolgt, wodurch Nacharbeiten und damit verbundene Verzögerungen im Zeitplan vermieden werden. Vorsicht, ein vorab durchgeführter und validierter DFT-/Test-Workflow ermöglicht die rechtzeitige Durchführung von Tests während der Phase der Einführung neuer Produkte (NPI) des Programms, was einen früheren Markteintritt von Halbleiterprodukten ermöglicht.