TSV -EDA Major Challenges?

globe0968 · 發表於 2012-3-27 15:25:39

利用TSV及Silicon Interposer技術之全面性EDA解決方案
實現多晶片堆疊系統(Stacked Multi-die Systems)的設計

(2012年3月27日，台北訊) 全球半導體設計、驗證、製造軟體暨IP領導廠商新思科技(Synopsys)今日宣布利用3D-IC整合技術加速多晶片堆疊系統(stacked multiple-die silicon system)的設計，以滿足當今電子產品在運算速度提升、結構尺寸縮小及功耗降低等面向上的需求。此外，新思科技3D-IC initiative也將與IC設計與製造之領導廠商密切合作，以提供全方位EDA解決方案，其中包括IC實作(implementation)及電路模擬(circuit simulation)產品的強化版本。

3D-IC技術彌補傳統電晶體微縮(transistor scaling)的不足，讓設計人員藉由讓多個晶片垂直堆疊或在矽基板(silicon interposer)上達成2.5D的平行排列(side-by-side)，以實現較高水準的整合。3D-IC整合則是採用矽穿孔(through-silicon via，TSV)技術，是一種取代傳統晶片堆疊打線接合(wire-bonding)步驟的互連新技術。使用TSV可增加晶粒內(inter-die)的通訊頻寬、縮小封裝結構尺寸 (form factor)，並降低多晶片堆疊系統的功耗。

globe0968 · 發表於 2012-3-27 15:26:07

PPM Associates總經理Phil Marcoux表示：「當2D微縮變得不實用後，集合效能、功耗和功能優勢的3D-IC整合技術，很自然地便成了半導體科技的發展方向。有些3D-IC整合的優勢如提昇複雜度、強化效能，及降低功耗等，都已獲得證實；但在3D-IC整合技術成為傳統2D架構的商業可行替代方案之前，其他所宣稱的優勢如改善上市時程、降低風險及成本等則仍有待實現。就3D-IC整合技術應用於半導體產業而言，新思科技所提供之經矽晶驗證的EDA及IP解決方案是相當重要的。」

新思科技3D-IC initiative的構想始於半導體裝置層級(semiconductor device level)。多晶片堆疊納入具有不同熱膨脹係數(coefficients of thermal expansion，CTE)的各式材質(通常黏合在一起)，然而因為熱感失諧(thermal mismatch)的緣故，任何溫度變化將會產生材質應力(material stress)，進而導致矽晶損毀並影響電晶體的效能。此外，TSV、微凸塊(microbump)及其他錫焊凸塊(solder bump)也會在周遭產生永久應力。新思科技的Sentaurus Interconnect TCAD工具能分析這些影響並在晶片堆疊中形塑TSV，讓效能和可靠度達到最佳化。而晶圓廠等半導體公司使用建模結果(modeling result)設計一套特別針對3D-IC整合的設計規則以確保產品的可製造性及信賴度。

新思科技3D-IC initiative的另一部分便是透過全面性EDA解決方案，來實現3D-IC設計：

· DFTMAX™測試自動化：為堆疊晶片及TSV提供可測性設計(design-for-test，DFT)
· DesignWare® STAR Memory System® IP：記憶體測試、診察暨修復的整合解決方案

globe0968 · 發表於 2012-3-27 15:26:17

·          IC Compiler：支援布局與繞線(place-and-route)，包括TSV、微凸塊、矽基板重布層(redistribution layer，RDL)及訊號路由層(signal routing)、電源網目(mesh)產生及互連檢查
·          StarRC™ Ultra寄生析出(parasitic extraction)：支援TSV、微凸塊、中介(interposer)RDL及訊號路由(signal routing)金屬層
·          HSPICE® 及CustomSim™ 電路模擬：多晶片互連分析
·          PrimeRail：IR壓降(IR-drop)及電磁模擬分析(EM analysis)
·          IC Validator：為微凸塊及TSV提供設計規則檢查(DRC)，以及堆疊晶片間布局與線路比對(LVS)的連結性檢查
·          Galaxy Custom Designer® 實作解決方案：矽基板RDL、訊號路由及電源網目的客製化編輯
·          Sentaurus Interconnect：藉熱機應力(thermo-mechanical stress)分析評估用於多晶片堆疊的TSV與微凸塊所帶來的影響

新思科技設計實作事業群資深副總裁暨總經理Antun Domic表示：「新興的3D-IC整合技術為想要提升系統效能、縮小封裝結構尺寸，及降低功耗的設計團隊提供具體的優勢。2.5D和3D-IC整合對於延長成熟製程技術的壽命，以及實現高度異質製程技術的集成扮演關鍵角色，因此在各式應用領域中因摩爾定律所面臨到的電晶體不斷微縮的問題也將獲得滿足。藉由讓設計人員更有效率地實行多晶片堆疊系統，新思科技3D-IC解決方案可協助用戶快速實現創新先進的設計，以滿足更快速、更輕薄且功耗更低的產品趨勢要求。」

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新思科技推出3D-IC新技術(initiative)