Een van de meest veelbelovende ontwikkelingen op het gebied van halfgeleiders is de ontwikkeling van 3D Integrated Circuits (3D IC's). Met 3D IC's kunnen bedrijven halfgeleiderontwerpen verdelen en silicium Intellectual Property (IP) naadloos integreren op de meest geschikte procesknooppunten en -processen. Deze strategische partitionering levert een scala aan voordelen op, waaronder verminderde latentie, gegevensoverdracht met hoge bandbreedte, lagere productiekosten, hogere wafelopbrengsten, geminimaliseerd stroomverbruik en uiteindelijk lagere totale kosten. Hoewel nog niet mainstream, maken de toenemende standaardisatie van chiplets en de ontwikkeling van ondersteunende tools de weg vrij voor de praktische en winstgevende implementatie van 3D IC's voor zowel grote als kleine spelers. Deze aantrekkelijke voordelen hebben geleid tot een aanzienlijke groei en ontwikkeling op het gebied van geavanceerde heterogene verpakkingen en 3D IC-technologie. Deze vooruitgang heeft echter ook uitdagingen met zich meegebracht op het gebied van maakbaarheid en betrouwbaarheid, en deze moeten worden aangepakt voordat 3D IC's een mainstream realiteit worden.
Siemens EDA heeft een eBook gepubliceerd dat deze uitdagingen aanpakt en oplossingen biedt om de betrouwbaarheid van 3D IC-halfgeleiders te helpen realiseren. Iedereen die betrokken is bij de ontwikkeling van 3D IC's zal het eBook zeer informatief vinden. Hieronder volgt een overzicht van de belangrijkste punten uit het boek.
Uitdagingen bij het garanderen van de betrouwbaarheid van 3D IC-halfgeleiders
3D IC's hebben een groot aantal uitdagingen met zich meegebracht, variërend van de selectie van tools en methodologieën, parasitaire extractie en de taak van heterogene integratie.
Sign-off-strategieën van 2D IC's zijn sterk afhankelijk van ontwerpregelsets die worden geleverd door gieterijen, die doorgaans zijn ontworpen voor System-on-Chip (SoC)-ontwerpen met één proces. Deze conventionele benadering schiet echter tekort op het gebied van geavanceerde heterogene 3D-IC-verpakkingen, waarbij meerdere lagen met verschillende processen betrokken zijn. Traditionele LVS is afhankelijk van het herkennen van elektrische verbindingen tussen pinnen, een functie die passieve componenten per definitie missen. Om dit aan te pakken is een methode nodig om de impact van passieve componenten te begrijpen en hun interconnectierol naast actieve apparaten in overweging te nemen. Dit is van cruciaal belang omdat nauwkeurige netlisting en simulatieresultaten na de montage afhankelijk zijn van gedetailleerde draadplaatsingen en materiaalinformatie. In tegenstelling tot System-on-Chips (SoC's) die coplanair zijn, integreren 3D IC's stapeling met componenten op verschillende verticale diepten, waardoor ze niet-coplanair worden. Deze niet-coplanaire aard introduceert ingewikkelde uitdagingen voor ontwerpers van halfgeleiders en IC-verpakkingen, vooral met betrekking tot de beoordeling van interacties tussen componenten met verschillende procestechnologieën en iteratieve evaluaties. De kwestie houdt ook in dat moet worden bepaald welke interacties essentieel zijn om te verifiëren, om te voorkomen dat middelen worden verspild aan onnodige controles, wat het ontwerp- en fabricageproces van 3D-IC's nog ingewikkelder maakt.
Oplossingen voor de betrouwbaarheid van 3D IC-halfgeleiders
Om deze uitdagingen te overwinnen is een mix van innovatieve strategieën, instrumenten en methodologieën nodig.
Nauwkeurige modellering: De eerste stap bij het aanpakken van de uitdagingen van 3D IC's is het creëren van zeer nauwkeurige modellen. Componenten zoals Through-Silicon Vias (TSV's) vereisen nauwkeurige modellering om rekening te houden met hun parasitaire elementen.
Parasitaire extractie: Nauwkeurige parasitaire extractie is essentieel voor het begrijpen van de effecten van deze nieuwe componenten op signaalintegriteit, energie-efficiëntie en algehele prestaties. Door gebruik te maken van geavanceerde extractietools kunnen ingenieurs ingewikkelde parasitaire elementen vastleggen die worden geïntroduceerd door componenten zoals TSV's en microbultjes.
Gegevensrepresentatie: Voor organisch gebaseerde (PCB-georiënteerde) 3D IC's is intelligente gegevensrepresentatie van het grootste belang. Dit houdt in dat informatie zoals netnamen, via-details en structurele elementen native in de ontwerpdatabase worden opgenomen, waardoor de insteltijd voor parasitaire extracties wordt gestroomlijnd en de kans op fouten wordt verkleind.
Vroege planning en vloerplanning: Het gebruik van planningstools is van cruciaal belang om de integratie van diverse componenten en het creëren van een betrouwbare plattegrond te vergemakkelijken. Deze planningsstap is onmisbaar voor het begrijpen van de interacties tussen verschillende lagen en componenten binnen een 3D IC.
Samengevat
De uitdagingen bij het garanderen van de betrouwbaarheid van 3D IC's zijn aanzienlijk. Door innovatieve tools, methodologieën en intelligente datarepresentatie te omarmen, is het echter haalbaar om deze hindernissen te overwinnen. Met nauwkeurige modellering, precieze parasitaire extractie en innovatieve ontwerpstrategieën kunnen ingenieurs het volledige potentieel van 3D IC-technologie ontsluiten terwijl ze voldoen aan de hoogste normen van betrouwbaarheid. Naarmate de halfgeleiderindustrie evolueert, zullen 3D-IC's een cruciale rol gaan spelen bij het vormgeven van de toekomst van elektronische apparaten, en krachtigere, energie-efficiëntere en compactere oplossingen voor consumenten beloven.
Deel dit bericht via:
- Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
- PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
- PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
- Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
- Bron: https://semiwiki.com/chiplet/337161-ensuring-3d-ic-semiconductor-reliability-challenges-and-solutions-for-successful-integration/
