3D IC-ontwerp en verpakkingsoplossingen

3D IC is een nieuw ontwerpparadigma dat wordt aangedreven door de afnemende opbrengsten van schaalvergroting van IC-technologie, ook bekend als de wet van Moore. 3D IC maakt gebruik van nieuwe geavanceerde verpakkingstechnologieën die de integratie van een of meer chipletten in één pakket mogelijk maken. Chiplets zijn geïntegreerde schakelingen (IC) die zijn geoptimaliseerd voor integratie in één pakket.

3D IC-ontwerpen vereisen de naadloze integratie van ECAD/MCAD-tools met meerdere domeinen binnen een sterk geïntegreerd ontwerpplatform, ook wel 3D IC-workflows genoemd. Door gebruik te maken van het brede portfolio van toonaangevende EDA- en MCAD-tools van Siemens wordt een uitgebreide reeks workflows aangeboden, variërend van de decompositie op systeemniveau tot de overdracht van de productie, zodat klanten deze complexe, op chips gebaseerde ontwerpen kunnen ontwerpen.

De 3D IC-workflows vereisen ook een nauwe integratie met een uitgebreide set ontwerpkits om het ontwerp, de integratie en de assemblage van op chips gebaseerde 3D IC-ontwerpen mogelijk te maken. Om een chiplet-ecosysteem mogelijk te maken, heeft Siemens het voortouw genomen bij het aansturen van de nieuwe CDX/OCP 3D IC Design Kits (3DK) -initiatieven in samenwerking met andere EDA-leveranciers. Siemens sponsort en stimuleert actief de acceptatie van deze nieuwe industriestandaarden door de JEDEC-instantie voor industrienormen en is vastbesloten deze nieuwe normen formeel toe te passen in haar tools en workflows.

3D IC-technologie maakt een systeemgebaseerde benadering mogelijk om een elektronisch systeem of subsysteem op te splitsen in een op chiplet gebaseerd systeem in pakket (SiP) -ontwerp dat betere prestaties, lagere kosten, lagere vormfactor en flexibelere, kosteneffectievere productvarianten biedt.

De 3D IC-workflows van Siemens ondersteunen architecturale planning/-analyse, planning/verificatie van fysieke ontwerpen, elektrische en betrouwbaarheidsanalyses en test-/diagnostische ondersteuning tijdens de overdracht van de productie.

De workflows integreren de resultaten van de elektrische/betrouwbaarheidsanalyse en annoteren ze in de tools voor ontwerpplanning/implementatie, zodat ontwerpers vroege voorspellende, in-design- en afmeldingsanalyses kunnen uitvoeren. Deze nieuwe voorspellende analysemogelijkheid biedt ontwerpers een vroege kijk op prestaties en betrouwbaarheid om architecturale verkenning te vergemakkelijken voordat ze uitgebreide fysieke ontwerpmiddelen uitvoeren. Analyses tijdens het ontwerp stellen ontwerpteams in staat om tijdens het ontwerpproces interactief controles uit te voeren en zo nodig wijzigingen in het ontwerp aan te brengen, in plaats van te wachten tot de afmeldingscontroles op voltooide ontwerpen zijn uitgevoerd. De ondertekeningscontroles worden uitgevoerd op het definitieve ontwerp om de functionaliteit, prestaties en betrouwbaarheid/produceerbaarheid van de ontwerpvoorbeelden te garanderen voordat ze worden vrijgegeven voor productie.

De 3D IC-oplossingen van Siemens omvatten vijf workflows die ondersteuning bieden voor architecturale planning en analyse, fysiek ontwerp en verificatie, elektrische analyse, betrouwbaarheidsanalyse en ondersteuning voor 3D-IC-testplanning en -analyse. Daarnaast is er een geïntegreerde workflow voor mechanisch ontwerp en analyse beschikbaar ter ondersteuning van het mechanische pakketontwerp en de analyse op systeemniveau en thermische/mechanische signoff-niveaus. Hoewel Siemens alle benodigde tools voor de respectieve workflows bevat, ondersteunt de modulaire architectuur de integratie van extra eersteklas en/of bestaande tools en workflows voor klanten.

Siemens biedt de beste tools voor pakketplanning en 3D-stackvalidatie in de 3D IC-ontwerpworkflows. De geïntegreerde elektrische en betrouwbaarheidsworkflow ondersteunt vroege voorspellende, in-design- en signoff-analyses van meerlaagse 2,5/3D-ontwerpen. De testworkflows vergemakkelijken de samenwerking tussen de pakket-/chipletontwerpteams met de DFT/testteams die gebruikmaken van de beste Siemens multi-die DFT-toolsuite in zijn klasse.

3D IC-technologie biedt de systeemontwerper bijna onbeperkte flexibiliteit om hun ontwerp te verdelen in chipletten die elk zijn geoptimaliseerd in een IC-technologieknooppunt dat het meest geschikt is voor elke functie. De workflows voor architecturale planning en ontwerp vergemakkelijken de samenwerking tussen de systeem/RTL-ontwerpteams en de pakket-/chipletontwerpteams, waarbij gebruik wordt gemaakt van voorspellende analyses om efficiënt in te spelen op een optimale architectuur voordat dure en tijdrovende ontwerpimplantatie wordt geïmplementeerd op potentieel niet-optimaal of pathologisch ontwerp.

Analyse tijdens het ontwerp stelt de teams voor het fysieke ontwerp en de elektrische/betrouwbaarheidsanalyse in staat om het ontwerp tijdens de implementatiefasen te valideren, waarbij fouten worden ontdekt voordat de ondertekeningscontroles worden uitgevoerd nadat het fysieke ontwerp is voltooid, waardoor herbewerking en gerelateerde vertragingen in de planning worden voorkomen.

zorgvuldige, vooraf gevalideerde DFT/testworkflow maakt een tijdige testpresentatie mogelijk tijdens de introductie van het nieuwe product (NPI) fase van het programma waardoor halfgeleiderproducten eerder op de markt kunnen worden gebracht.