2.5D成为现实

半导体工程公司坐下来讨论2.5D和先进的封装与Max Min，高级技术经理三星；Rob Aitken, an手臂研究员;John Shin，公司副总裁迈威尔公司；Bill Isaacson, ASIC营销总监eSilicon；存储器和接口IP产品管理高级总监Frank Ferro说Rambus；和工程集团总监Brandon Wang节奏．以下是那次谈话的节选。要查看本讨论的第一部分，请单击在这里．第二部分，单击在这里．

SE:保持工具的更新2.5 d？它们对我们今天所拥有的足够吗?

胫骨目前他们还好。我们不是在做3Dtsv．如果真的发生了，那也是很久以后的事了。但是将这些东西与大规模并行I/O放在一起现在还不是问题。

王:对于任何结构连接，例如内存或FPGA单位是一样的。这不是工具的挑战。其中一个挑战是极端单片集成。你的时钟树需要绑定到骰子的一层，也就是更高的一层，然后它下来，你需要平衡所有的东西。

艾特肯目前，宇宙中还没有工具可以做到这一点。它也不做幂模型，这是所有其他工具都死得很惨的地方。

王:我们真的需要选择一个成熟的应用程序来解决这个问题。这是极端情况。但与microbump连接相比，它看起来非常有前途。另一个工具的挑战是用户基础。在一天结束的时候，工具的好坏取决于用户基础。如果你走进不同的公司，看看3 d你会发现这些3D项目的所有者来自不同的背景。包装人员可能会说他就是那个人，但我们也看到3D建筑师将这些组合在一起。如果你看扇出技术，osat从未像IC制造那样标准化。对于工具来说，要具备足够的兼容性来处理所有这些不同的情况是一个挑战。

艾特肯:从目前的角度来看，用于扇出晶圆级封装的工具本质上是将该对象视为一个小板，还是一个结构怪异的巨大芯片?

王这是一个很好的问题，这就是为什么我认为这是如此困难。我要问的第一个问题是谁会编造这个。如果是代工公司，就会像GDSII格式的ic那样进行设计规则检查。的OSATs都是关于如何做向量化的。我们基本上遇到了两种不同的语言和两种不同的用户体验。现在的机会是将这两个不同的宇宙统一起来。

最小值:我们处理电气模拟和设计工具，以及机械和热工具。机械是非常具有挑战性的。由于材料和结构的非线性性质，这仍然是一个持续的问题。随着2.5D技术的发展，机械工具将取得重大进展。还有很长的路要走。对于热学，你可以模拟和估计将要发生什么。这仍然是工具可以支持的解决方案。在信号完整性方面，多年来已经有了很多改进和新工具，但现在我们正在处理封装中的芯片到芯片通信。人们仍然认为插入器本身就是这个包的一部分。硅家伙模型互连RC，而不是电感或电容器。总有一天我们会看到电感的问题。然后，软件供应商必须做好准备。

铁:我们开发了自己的内部工具，用于插入器的信号完整性和功率完整性分析，从动态随机存取记忆体从中间插入到SoC．所以我们使用标准工具和内部专有工具的组合。

艾萨克森我们正在使用标准的包装设计工具。我们做的事情包括包路由，包设计，提取，信号完整性。我们真正需要的是与骰子的连接并跟踪所有这些。如果每个信号的两边都有一个凸起，我们就在标准之外做了EDA工具集。我们发现，对于我们已经用于IC封装设计的集合，我们可以使用相同的工具，并将其转移到2.5D。

SE:怎么知识产权要改变吗?

艾特肯:从互连的角度来看，未来的互连框架需要不知道它们是在单个芯片上还是在多个芯片上。需要有方法来移动逻辑上相同的网络。它需要通过物理接口。我们没有指定接口是什么，因为每个人都想要自己的接口，但信息仍然需要穿过并从另一边弹出。今天，您可以使用已定义的总线做到这一点，但它们在架构时并不一定考虑到该视图。关于单片3D或真正基于3D的多重逻辑死亡，关于如何构建多核系统有一个有趣的问题。你是将所有的cpu和gpu放在一个高速逻辑芯片上，还是将它们堆叠起来并混合在一起?到目前为止，我们所做的工作表明，如果您打算混合使用它们，您应该对核心进行微架构设计。如果你试图改造一个现有的，它不会做得更好。

王:根据你选择的IC技术，你必须定义一个模型架构。如果连接是通过die进行的，您可以想象这样一种情况:pMOS自顶向下，nMOS自底向上。你可以在多个骰子上有一个标准单元格。如果您确实具备了这一点，那么就没有必要更改工具。唯一的区别是3D嵌入在单元格中。所以你可以拿一个时钟树，把一个基于单元的逆变器放在一起，而不是基于块的分区或基于大块的分区，然后你可以把性能与2D芯片进行比较。这里的问题是工具还不够成熟，所以我们不能自动分区。

艾特肯如果你在一个芯片上放N个晶体管，在另一个芯片上放P个晶体管，你怎么做静态存储器？现在一个芯片上有四个晶体管，另一个芯片上有两个晶体管，浪费了大量的空间。如果一半的单元格是4N2P，其他的是4P2N，你就可以绕开这个问题。你可以在标准单元格中做类似的事情，最后你就能构建一个3D乐高设备。

王:在上面的模具中有一些P和N的组合，在下面的模具中有一个P和N的组合更有意义。

铁我们工作在一个一维的世界里。我们所做的一切都是一维的。我们没有改变IP。没有具体的事情。从协议的角度来看，物理接口没有变化。从电学的角度来看，如果你从中间插入到PCB，就会发生变化。从理论上讲，它为我们提供了更高的动力效率的优势，因为司机不需要那么大。你并不是在DRAM中穿过2到3英寸的电路板或DIMM插槽。现在你要穿过几毫米的硅中间体。但这有其他的挑战，因为现在你有1000个信号而不是50或70个，而且你有串扰问题。 It’s still the same challenge we look at, whether it’s a PCB or an interposer. But we’re still working on the assumption that the world is flat.

SE:有一些关于硬化的IP。这有可能发生吗?

铁:可能不会。

胫骨: ip加固不是一件容易的事情。你可以把一个芯片的功能最小化，因为你可以把它分开。但如果你加强了SoC设计，你有一个1mm的IP，例如，只要每个人都能同意它，你就可以降低成本。但如果你不同意，那就很难在不浪费的情况下把它做成长方形。那会增加成本。除了CPU, IP加固可能并不容易。

艾特肯ARM最初销售加固cpu，后来转向销售软cpu。我们不时地检查是否有人想让它们变硬。他们通常不会。但他们喜欢的是，‘这是RTL对于CPU来说，这里是在高速或最佳功率下工作的库和内存，这里是如何构建它的说明书。这样一来，因为你想要不同的纵横比或不同的金属堆叠，你可以按照这些说明，你会得到你想要的核心。它没有变硬，但它是一种变硬的方法。

SE:我们看到的不是标准化部件，而是更多的定制部件。但当我们转向3D技术时，定制部件可能会引发一堆悬而未决的问题。会有问题吗?

最小值:人们试图标准化板上的套接字和IP。他们试图HBM现在是一个标准，但明天他们可能想在这里和那里定制一些东西。在包装方面，标准化仍然是未知的。在人们谈论小包装和小芯片之前。现在他们想把它做得越来越大，但没有标准。你必须让所有这些解决方案都起作用吗?这是我们头痛的地方。希望客户能解决这个问题，并同意相同的包装和插入器的尺寸。

王:技术部件没有标准格式。在集成电路世界，你有香料独立于铸造厂的模型。有了osat，一切都不一样了。随着芯片变大，你开始看到翘曲。你需要做机械模拟，以确保翘曲是正常的。IC设计师需要像看待2D一样看待这一点，因为在Z轴上没有灵活性。Z轴已经由铸造厂确定。如果你去粉丝圈，就没有标准。您需要与所有这些供应商交谈并深入研究。

艾特肯你不认为这事会解决一点吗?现在每个人都在探索，因为没有人知道正确的答案是什么。在未来的某个时候，某些方法会比其他方法更接近正确答案，这将变得更加明显。那时，你可以拥有这个东西，它将花费5美元，或者你可以拥有自己的定制产品，它将花费5000美元。

艾萨克森:这是由我们作为芯片公司来定义的。什么样的芯片尺寸组合才会产生可靠性?应用程序将决定是否采用2.5D，但我们将能够说我们是否能够构建它，以及它是否能够投入生产。

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