Τρισδιάστατες λύσεις σχεδιασμού ολοκληρωμένων κυκλωμάτων

Ο σχεδιασμός τρισδιάστατων ολοκληρωμένων κυκλωμάτων είναι ένα νέο πρότυπο σχεδιασμού που καθοδηγείται από τις μειωμένες αποδόσεις της κλιμάκωσης της τεχνολογίας IC. Ο σχεδιασμός 3D IC αξιοποιεί νέες προηγμένες τεχνολογίες συσκευασίας που επιτρέπουν την ενσωμάτωση ενός ή περισσότερων τσιπ σε ένα ενιαίο πακέτο. Τα Chiplets είναι ολοκληρωμένα κυκλώματα (IC) βελτιστοποιημένα για ενσωμάτωση σε ένα ενιαίο πακέτο.

Τα σχέδια 3D IC απαιτούν την απρόσκοπτη ενσωμάτωση εργαλείων ECAD/MCAD πολλαπλών τομέων σε μια εξαιρετικά ολοκληρωμένη πλατφόρμα σχεδιασμού, που αναφέρεται ως ροές εργασίας 3D IC. Αξιοποιώντας το ευρύ χαρτοφυλάκιο κορυφαίων εργαλείων EDA και MCAD της Siemens, προσφέρεται ένα ολοκληρωμένο σύνολο ροών εργασίας που εκτείνεται σε όλο το φάσμα από την αποσύνθεση σε επίπεδο συστήματος έως την παράδοση κατασκευής για να δώσει τη δυνατότητα στους πελάτες της να σχεδιάσουν αυτά τα πολύπλοκα σχέδια που βασίζονται σε τσιπ.

Οι ροές εργασίας 3D IC απαιτούν επίσης στενή ενσωμάτωση με ένα ολοκληρωμένο σύνολο κιτ σχεδιασμού για να επιτρέψουν το σχεδιασμό, την ενσωμάτωση και τη συναρμολόγηση σχεδίων 3D IC που βασίζονται σε τσιπ. Για να δημιουργήσει ένα οικοσύστημα chiplet, η Siemens ανέλαβε ηγετική θέση στην προώθηση των νέων πρωτοβουλιών CDX/OCP 3D IC Design Kits (3DK) σε συνεργασία με άλλους προμηθευτές EDA. Η Siemens χρηματοδοτεί και καθοδηγεί ενεργά την υιοθέτηση αυτών των νέων βιομηχανικών προτύπων από τον οργανισμό βιομηχανικών προτύπων JEDEC και δεσμεύεται να υιοθετήσει επίσημα αυτά τα νέα πρότυπα στα εργαλεία και τις ροές εργασίας της.

Ο σχεδιασμός τρισδιάστατου ολοκληρωμένου κυκλώματος ενσωματώνει πολλαπλούς κύβους, όπως η λογική και η μνήμη, σε ένα ενιαίο σύστημα χρησιμοποιώντας κάθετη στοίβαξη (π.χ. TSV) ή προηγμένες τεχνολογίες συσκευασίας. Περιλαμβάνει τη λειτουργία διαχωρισμού σε τσιπ, τον καθορισμό διασυνδέσεων die-to-die και τη βελτιστοποίηση του PPA και του κόστους του συστήματος. Σε αντίθεση με τον παραδοσιακό σχεδιασμό 2D SoC, ο σχεδιασμός 3D IC απαιτεί επαλήθευση συνδεσιμότητας, ακεραιότητας σήματος και ισχύος, θερμικής συμπεριφοράς και μηχανικής καταπόνησης σε επίπεδο συστήματος σε ολόκληρη τη στοίβα. Καθώς ο νόμος του Moore επιβραδύνεται, ο σχεδιασμός τρισδιάστατων ολοκληρωμένων κυκλωμάτων είναι κρίσιμος για την επίτευξη υψηλότερης απόδοσης, εύρους ζώνης και ενεργειακής απόδοσης για την κάλυψη των απαιτήσεων εφαρμογών AI/HPC.

Το Siemens Innovator3D IC™ είναι ένα σύνολο ενοποιημένων λύσεων για σχεδιασμό 2.5D/3D IC και τσιπ. Το Innovator3D IC Integrator συνδέει την πρώιμη εξερεύνηση συστήματος, τον σχεδιασμό, τον τρισδιάστατο σχεδιασμό και την εφαρμογή, την ανάλυση πολυφυσικής και την υπογραφή πολλαπλών ποδιών, επιτρέποντας στις ομάδες να σχεδιάζουν, να επικυρώνουν και να βελτιστοποιούν συστήματα 3D IC από την ιδέα έως το πυρίτιο.

Οι λύσεις Innovator3D IC της Siemens υποστηρίζουν σχέδια που βασίζονται σε τρισδιάστατα ολοκληρωμένα κυκλώματα και τσιπ μέσω μιας ενοποιημένης πλατφόρμας που βασίζεται στο σύστημα που συνδέει την αρχιτεκτονική, το σχεδιασμό, την ανάλυση, την επαλήθευση και τη δοκιμή σε ολόκληρο το σύστημα πολλαπλών κύβων. Επιτρέπει πρώιμο STCO, ενοποιημένη εφαρμογή σχεδιασμού, ανάλυση πολυφυσικής σε επίπεδο συστήματος, επαλήθευση και υπογραφή πολλαπλών κύβων και ολοκληρωμένη βελτιστοποίηση DFT και απόδοσης. Συνδέοντας αυτές τις ροές εργασίας μέσω ενός συνεπούς τρισδιάστατου ψηφιακού δίδυμου, οι λύσεις Innovator3D IC βοηθούν τις ομάδες να εντοπίσουν τους κινδύνους νωρίτερα, να βελτιστοποιήσουν το PPA σε επίπεδο συστήματος και να μειώσουν τους δαπανηρούς κύκλους επανασχεδιασμού.

Οι λύσεις Innovator3D IC βασίζονται σε ένα ανοιχτό και διαλειτουργικό οικοσύστημα με ευρεία υποστήριξη προτύπων, συμπεριλαμβανομένων ενδεικτικά του 3Dblox (IEEE P3537) για ανταλλαγή δεδομένων σχεδιασμού 3D, των UCIe και BoW για διασυνδεσιμότητα die-to-die και του IEEE 1838/IEEE 1687 για δοκιμή και πρόσβαση πολλαπλών κύβων. Το πιλοτήριο Innovator3D IC Integrator υποστηρίζει διάφορες μορφές σχεδιασμού όπως GDSII, LEF/DEF, Verilog, ODB++, CSV κ.λπ.

Το Innovator3D IC Integrator του πιλοτηρίου έχει σχεδιαστεί για να ενισχύει και να ενσωματώνει με υπάρχοντα περιβάλλοντα σχεδιασμού. Η ανοιχτή αρχιτεκτονική του υποστηρίζει τυπικές μορφές και αλληλεπιδρά με εργαλεία τρίτων, επιτρέποντας στις ομάδες να υιοθετήσουν δυνατότητες 3D IC σε επίπεδο συστήματος χωρίς να διαταράσσουν τις καθιερωμένες ροές σχεδιασμού πυριτίου.

Η Siemens προσφέρει τα καλύτερα στην κατηγορία τους εργαλεία σχεδιασμού πακέτων και τρισδιάστατης επικύρωσης στοίβας στις ροές εργασίας σχεδιασμού 3D IC. Η ενσωματωμένη ροή εργασίας ηλεκτρικής ενέργειας και αξιοπιστίας υποστηρίζει την έγκαιρη πρόβλεψη, ανάλυση κατά το σχεδιασμό και την υπογραφή σχεδίων πολλαπλών επιπέδων 2.5/3D. Οι ροές εργασίας δοκιμών διευκολύνουν τη συνεργασία μεταξύ των ομάδων σχεδιασμού πακέτων/τσιπ με τις ομάδες DFT/δοκιμών, αξιοποιώντας την καλύτερη στην κατηγορία σουίτα εργαλείων DFT πολλαπλών κύβων της Siemens.

Η τεχνολογία 3D IC προσφέρει στον σχεδιαστή συστήματος σχεδόν απεριόριστη ευελιξία για να χωρίσει το σχεδιασμό τους σε τσιπ, το καθένα βελτιστοποιημένο σε έναν κόμβο τεχνολογίας IC που ταιριάζει καλύτερα για κάθε λειτουργία. Οι ροές εργασιών αρχιτεκτονικού σχεδιασμού και σχεδιασμού διευκολύνουν τη συνεργασία μεταξύ των ομάδων σχεδιασμού συστήματος/RTL με τις ομάδες σχεδιασμού πακέτων/τσιπ που αξιοποιούν την προγνωστική ανάλυση για να επιτύχουν αποτελεσματικά μια βέλτιστη αρχιτεκτονική πριν από την ανάπτυξη δαπανηρής και χρονοβόρα εμφύτευσης σχεδιασμού σε δυνητικά μη βέλτιστο ή παθολογικό σχεδιασμό.

Η ανάλυση εντός του σχεδιασμού επιτρέπει στις ομάδες φυσικού σχεδιασμού και ανάλυσης ηλεκτρικής ενέργειας/αξιοπιστίας να επικυρώσουν τον σχεδιασμό κατά τη διάρκεια των φάσεων υλοποίησης, εντοπίζοντας σφάλματα πριν από τους ελέγχους υπογραφής που εκτελούνται κατά την ολοκλήρωση του φυσικού σχεδιασμού, αποφεύγοντας έτσι την επανεπεξεργασία και τις σχετικές καθυστερήσεις χρονοδιαγράμματος. Η προσεκτική, προκαταρκτική και επικυρωμένη ροή εργασίας DFT/δοκιμών επιτρέπει την έγκαιρη δοκιμή κατά τη φάση εισαγωγής νέου προϊόντος (NPI) του προγράμματος, επιτρέποντας την έγκαιρη είσοδο στην αγορά προϊόντων ημιαγωγών.