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先进的自动路由为台积电信息技术

路由是当今高级包布局的主要瓶颈。

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在最近的台积电OIP研讨会上,John Park介绍了“台积电信息技术的高级自动路由”。“InFO代表‘集成扇出’,是用于高级封装的低性能、低复杂性技术。有关台积电的整个包装组合的详细信息,请参阅我的帖子TSMC OIP: 3DFabric联盟和3Dblox.这是台积电在InFO上展示的幻灯片。正如您所看到的,InFO有许多不同的风格。

第一次实现是在2016年,是针对移动设备的InFO-PoP,在应用处理器芯片上添加了一个DRAM包。然后是用于HPC的InFO_oS,允许将多个die放入越来越大的包中。InFO_3D是最新的技术,它允许逻辑在逻辑上垂直堆叠,并在下面进行路由,以分配电源传输网络和信号。

我不会重申所有支持使用高级打包而不是简单地扩展并将所有内容放在最高级节点中的论点。在这篇文章中,我们将把它作为一个给定的条件。有关John关于这个主题的更详细的阐述,请参阅我的帖子EDPS:当芯片成为3D系统和3DHI的挑战

正如我之前所说,先进的封装和异构集成已经成为当今半导体设计中最热门的领域。

路由已经成为主要的瓶颈

上表显示了路由变得多么具有挑战性。左边是倒装芯片球栅阵列(FCBGA)的要求。最多只有几千个连接。有RDL信号路由,将信号从相对较小的单个模具分散到焊接球。

右边是我们今天谈论的技术,3D异构集成晶圆级封装,或3hi - wlp。封装通常包含多个芯片,可能有数万个信号连接,因此RDL信号路由不仅是分配信号,而且还处理芯片到芯片的路由。电源布线是另一个复杂的可行的方法。

深入到另一个细节层面,其中的挑战包括:

  • 芯片到芯片和扇出RDL路由要求
  • 高效的引脚转义模式
  • 路由通道密度
  • 通过堆叠实现复杂
  • 互连鱼片以提高产量
  • 将信号和电力网络路由在一起以获得最佳密度
  • 对可重复模式的重用支持
  • 通过放置供电/接地

为了应对这些挑战,Cadence和台积电一直在合作开发用于InFO技术的下一代自动信号路由解决方案:

  • 支持高容量设计的多线程自动路由引擎
  • 支持台积电电气、物理和屈服规则的路由
  • 支持屏蔽、差分信号和圆角/泪滴插入(见下文)
  • 使用重用结构预先播种转义路由
  • 基于切片的路由支持复制

电源自动布线方案:

  • 混合搭配ic型和bga型电源布线(条纹/轨道和平面)
  • 锁定结构,以防止在邻近区域工作时发生变化
  • 可保存的配置,以供后续设计使用
  • 根据电源针分组自动定义形状边界样式(拼图块)

综上所述,流程是:

  • 拓扑路由
  • 逃避路由
  • 功率路由
  • 详细的路由
  • 复制模式
  • 角插入
  • 最后的刚果民主共和国

结果

从上面的表格中可以看到,加速效果令人印象深刻(超过100倍)。并且使用多线程详细路由和许多核心也会导致超过10倍的速度提升。

总结

  • 布局当今高级包的主要瓶颈是路由
  • 这适用于信号路由(RDL/D2D)和电源路由
  • 需要新一代解决方案来减少瓶颈并支持大型设计
  • Cadence和TSMC合作开发用于InFO封装技术的下一代信号和功率自动路由器
    • 本机大规模并行
    • 结合多种路由技术
    • 便携式多层路由引擎,Cadence的Allegro ICP
    • 支持复制
    • 支持TSMC路由约束和DRC规则


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(注:此名称将公开显示)

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