Halvledartillverkare är under ständigt ökande och intensiv press att accelerera innovativa nya chipdesigner till marknaden snabbare än någonsin i mindre paketstorlekar samtidigt som signalintegriteten säkerställs och strömförbrukningen minskar. Tredimensionella integrerade kretsar (3D-IC) lovar att svara på alla dessa krav, men samtidigt introducerar de en ny nivå av designkomplexitet som utmanar traditionella verktyg och processer.

Tillverkade genom att stapla matriser och sammankoppla dem så att de fungerar som en enda enhet, skapar 3D-IC:er nya risker, inklusive termisk uppbyggnad orsakad av större densitet. Eftersom de är betydligt större än ett typiskt system-on-a-chip (SoC), med längre sammankopplingar, måste de testas noggrant för felaktiga integrationspunkter såväl som fel på systemnivå.

Men de flesta halvledarutvecklingsteam är helt enkelt inte utrustade för att hantera det svåra jobbet med 3D-IC-analys och designvalidering. De belastas av ett historiskt tillvägagångssätt för SoC-simulering som bygger på en seriell, steg-för-steg-process, där simuleringsverktyg för singelfysik tillämpas ett efter ett. När ingenjörer tillämpar dessa olika verktyg, och denna seriella process, på komplexa 3D-IC-designer, saknar de interaktioner på systemnivå, anslutningspunkter, konsoliderade termiska effekter och andra överväganden för att något ska gå allvarligt fel.

När 3D-IC blir vanligare för avancerade halvledarapplikationer behöver ingenjörsteam en ny analytisk metod som är lika innovativ. De behöver en enda, öppen och beprövad plattform för att utföra samtidig, multivariat simulering och analys över hela produktdesignen. De måste överväga flera fysik, snabbt och samtidigt, både på komponent- och systemnivå.

En öppen plattform för att optimera varje prestandaaspekt

Ansys branschledande lösningar för 3D-IC-simulering och analys ger ingenjörsteam klassens bästa kapacitet för att optimera alla aspekter av prestanda, inklusive strömintegritet, tillförlitlighet, elektromagnetik (EM), termisk, beräkningsvätskedynamik (CFD) och mekanisk stress.

Den omfattande Ansys verktygslådan placerar halvledaringenjörsteam för att bedöma fristående prestandaaspekter som värmeledningsförmåga, samtidigt som de tittar på alla andra kritiska mätvärden. Hela 3D-IC-designen kan utsättas för realistiska driftsförhållanden som ett integrerat system, med början i det tidigaste designstadiet.

Ansys tillhandahåller en enhetlig 3D-IC-simuleringsplattform som innehåller våra bästa lösningar i klassen. Till exempel kan Ansys RedHawk-SC Electrothermal utnyttjas för att verifiera de termiska hotspots, smältrisk, lokala fellägen för varje svetsplats, baserat på den elektriska strömbelastningen vid den specifika punkten. Ansys CFD-kapacitet kan optimera prestanda för fläktar och kylflänsar när de genererar luftflöden för att kyla enheten. Ansys lösningar kan också analysera avancerade prestandaaspekter, såsom lågfrekventa effektsvängningar, och förutsäga deras inverkan på den större designen.

Ansys hanterar inte bara alla dessa individuella tekniska utmaningar genom klassens bästa lösare, utan det utrustar halvledarutvecklingsteam att genomföra dessa studier samtidigt. Endast Ansys stöder denna typ av multifysik, multivariat, samtidigt tillvägagångssätt som avslöjar kritiska designavvägningar på systemnivå, snabbt och i ett tidigt skede.

I din bråttom till marknaden, förkorta inte din analys

Inför världsomspännande chipbrist, ökande prestandakrav, brist på ingenjörstalang och ett akut behov av lågkostnadsinnovation, kan halvledartillverkare frestas att fokusera på sin befintliga uppsättning serieprocesser och isolerade simuleringsverktyg med enkel fysik. Men dessa föråldrade metoder är otillräckliga för att fånga komplexiteten hos 3D-IC-designer och deras lika komplexa felrisker.

Olika ingenjörer, som använder olika simulerings- och analysverktyg, kan faktiskt arbeta på olika sätt. Till exempel kan ett teams ansträngningar att lösa ett signalintegritetsproblem oavsiktligt skapa ett tidsfel eller termisk risk som måste lösas av ett annat team – som sedan lämnar tillbaka det till signalintegritetsteamet. Resultatet? Den fruktade pingiseffekten med kostsamma förseningar, resurskrävande överlämningar och betydande omarbetningar.

Däremot stöder den robusta och omfattande Ansys-simuleringsplattformen synergistisk, kollaborativ och tvärfunktionell analys. Det är snabbt och intuitivt för det multidisciplinära designteamet att titta på den holistiska 3D-IC-designen och samtidigt analysera ny fysik, för att optimera prestandaaspekter från elektrisk tillförlitlighet till mekanisk och termisk stabilitet.

Samarbetsdriven innovation: The Wave of the Future

Världens halvledarledare inser att sann 3D-IC-innovation kräver en ny nivå av samarbete och vertikal integration. Endast genom att ta bort traditionella funktionella gränser – och eliminera en enkelfysisk, seriell metod – kan utvecklingsteam påskynda designcykeln, sänka kostnaderna och producera nya prestandainnovationer som förändras.

Ansys öppna, utbyggbara och kraftfulla simuleringsplattform för multifysisk 3D-IC-simulering är specialbyggd för att förverkliga denna vision. Genom att utnyttja en enhetlig plattform med beprövade, klassens bästa lösningar för multifysik och multiskalig analys, kan semiutvecklingsteam lansera nya konstruktioner snabbt och tillsammans, utan att offra analytisk rigor eller produktförtroende. Dyra handoffs och omarbetningar minskar eftersom det tvärfunktionella teamet delar samma förståelse för prestationsavvägningar och slutmål.

Även om det kan vara svårt att bryta ned kulturella och organisatoriska hinder för samarbete och vertikal integration, är belöningarna väl värda det, inklusive snabbare tid till marknad och högre innovationsnivåer. Att ersätta sekventiell analys och en disparat verktygslåda med Ansys-plattformen för att stödja samtidiga, multifysiska designsimuleringar på systemnivå är ett kritiskt första steg.

Besök Ansys på DAC 2022

Om du hoppas kunna dra full nytta av det otroliga löftet med 3D-IC-designer är du skyldig dig själv att lära dig mer om Ansys-plattformen för multivariat, multifysisk simulering. Besök Ansys på monter #1539 vid Design Automation Conference (DAC), i San Francisco 11-14 juli. Begär ett möte eller produktdemo nu att börja stödja en ny nivå av 3D-IC-designoptimering.

Dela det här inlägget via: