3D-IC-ontwerpoplossingen

3D IC-ontwerp is een nieuw ontwerpparadigma dat wordt aangedreven door de afnemende opbrengsten van schaalvergroting van IC-technologie. 3D IC-ontwerp maakt gebruik van nieuwe geavanceerde verpakkingstechnologieën die de integratie van een of meer chipletten in één pakket mogelijk maken. Chipletten 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, om klanten in staat te stellen deze complexe, op chips gebaseerde ontwerpen te ontwerpen.

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

Het 3D IC-ontwerp integreert meerdere matrijzen, zoals logica en geheugen, in één systeem met behulp van verticale stapeling (bijv. TSV's) of geavanceerde verpakkingstechnologieën. Het omvat het partitioneren van functionaliteit in chipletten, het definiëren van interconnecties op maat en het optimaliseren van de PPA en kosten van het systeem. In tegenstelling tot traditioneel 2D SoC-ontwerp vereist 3D IC-ontwerp verificatie op systeemniveau van connectiviteit, signaal- en stroomintegriteit, thermisch gedrag en mechanische belasting over de volledige stack. Nu de wet van Moore trager wordt, is 3D-IC-ontwerp van cruciaal belang om betere prestaties, bandbreedte en energie-efficiëntie mogelijk te maken om te voldoen aan de eisen van AI/HPC-toepassingen.

Siemens Innovator3D IC™ is een reeks uniforme oplossingen voor 2.5D/3D IC en ontwerp op basis van chips. Innovator3D IC Integrator verbindt vroege systeemverkenning, planning, 3D-ontwerp en -implementatie, multifysische analyse en multi-die-signnoff, waardoor teams 3D IC-systemen kunnen ontwerpen, valideren en optimaliseren, van concept tot silicium.

De Innovator3D IC-oplossingen van Siemens ondersteunen 3D IC en op chips gebaseerde ontwerpen via een uniform, systeemgestuurd platform dat architectuur, ontwerp, analyse, verificatie en testen in het volledige multi-die-systeem met elkaar verbindt. Het maakt vroege STCO, een uniforme ontwerpimplementatie, multifysische analyse op systeemniveau, verificatie en ondertekening van meerdere matrijzen en geïntegreerde DFT en rendementsoptimalisatie mogelijk. Door deze workflows te koppelen aan een consistente digitale 3D-tweeling, helpen Innovator3D IC-oplossingen teams om risico's eerder te identificeren, PPA op systeemniveau te optimaliseren en dure herontwerpcycli te verminderen.

Innovator3D IC-oplossingen zijn gebouwd op een open en interoperabel ecosysteem dat brede ondersteuning biedt voor standaarden, waaronder maar niet beperkt tot 3Dblox (IEEE P3537) voor de uitwisseling van 3D-ontwerpgegevens, UCIe en BoW voor interconnectiviteit van die-to-die, en IEEE 1838/IEEE 1687 voor testen en toegang tot meerdere dieën. De Innovator3D IC Integrator Cockpit ondersteunt verschillende ontwerpformaten, zoals GDSII, LEF/DEF, Verilog, ODB++, CSV, enz.

De Cockpit Innovator3D IC Integrator is ontworpen voor uitbreiding en integratie met bestaande ontwerpomgevingen. De open architectuur ondersteunt standaardformaten en werkt samen met tools van derden, waardoor teams 3D IC-mogelijkheden op systeemniveau kunnen gebruiken zonder de bestaande ontwerpstromen van silicium te verstoren.

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 ontwerpteams voor pakketten/chiplets en de DFT/testteams, waarbij gebruik wordt gemaakt van de beste Siemens multi-die DFT-toolsuite in zijn klasse.

3D IC-technologie biedt de systeemontwerper bijna onbeperkte flexibiliteit om zijn ontwerp te verdelen in chipletten die elk zijn geoptimaliseerd in een knooppunt met IC-technologie dat het meest geschikt is voor elke functie. De workflows voor architectuurplanning 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 ontwertimplantatie wordt toegepast op een mogelijk 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 goedkeuringscontroles worden uitgevoerd nadat het fysieke ontwerp is voltooid, waardoor herbewerking en daarmee samenhangende vertragingen in de planning worden voorkomen. Dankzij een zorgvuldige, vooraf gevalideerde DFT/testworkflow kunnen tijdens de introductiefase van het nieuwe product (NPI) van het programma tijdig tests worden uitgevoerd, waardoor halfgeleiderproducten eerder op de markt kunnen worden gebracht.