迁移3 d成为主流

半导体工程坐下来讨论需要改变整个生态系统支持三维(3 d)芯片设计与诺曼Chang首席技术专家ANSYS的半导体业务单元;集成电路包装和产品管理总监约翰•公园跨平台解决方案节奏;营销主管约翰•弗格森在刚果(金)应用程序导师,西门子业务;凯文绮,铸造主任三星半导体;和Bapi Vinnakota Netronome硅建筑项目管理主管,开放领域特定的架构(ODSA)子项目领导开放计算项目((OCP)。以下是摘录的谈话。(第一部分的讨论可以发现在这里和两个部分在这里。)

SE:我们一直在谈论两种方法。一个是chiplets在隔离,每个chiplet设计,另一种是设计整个堆栈作为一个单独的函数。这有什么含义在3 d工具,需要优化吗?如果你有一个chiplet在堆栈上,你仍然有一些相同的问题,但是你不能不能控制一切。

公园:有三件事。首先,我们有逻辑分区的新范式。这将通过chiplets或多个芯片。然后我们有新的包装技术。给我们嵌入式的桥梁,扇出薄膜层、硅插入器,tsv——所以我们有这个逻辑分区的新方法摩尔定律。我们有新的包装与技术。我们有生态系统改变OST /铸造的关系。如果你把所有这些加起来,你有很多的移动部件,这是部分原因我们花大量的时间开发早期拓荒的工具。你可以找出很多东西。它使我迅速做出改变,当我发现一些不会工作。你需要这些工具,像一个沙箱,允许你嘲笑起来,做一个快速热测试和优化它们之间的连接路径,试图找出在你开始详细设计工作。我们看到很多客户现在使用花90%的时间实现的东西,但现在花20%的时间实施,80%计算东西——寻路,探索,寻找正确的解决方案。因为我们现在有很多技术和他们被采用,因为摩尔定律即将结束。人们担心,他们正在考虑其他选择。

绮我有一个问题的工具。现在最大的挑战是什么?它是热的东西,它是place-and-route,提取和分析,是包装的一部分吗?

公园:这是所有这些。

绮但是一个突出超过另一个吗?

公园:我想说路由堆栈和芯片之间的资源共享。剩下的时间,我可以与8个客户,他们都有不同的想法如何看到挑战。

绮:这是最大的挑战。每一位客户略有不同。

常:因为我们没有路由工具,我认为最困难的挑战是multi-physics分析。2.5 d, wafer-on-wafer相比,真正的3 d-ic设计带来很大的挑战。你可能会对同一个节点wafer-on-wafer 7海里,并使用一个肿块连接它们。你可能有7和16 nm,你需要有一个夹层路由再分配和连接在一起,所以可能会有不同的材料。multi-physics分析而言,它是关于在哪里热热点和的影响不同的模具,机械强度。

绮功率输出:我们有一个问题,当涉及到不同的技术。

常对,和权力的完整性,电迁移TSV层,这也很重要。这些都是multi-physics问题。这是一个比2 d和2.5 d更加困难。

公园在他们:你不得不关闭时间。

绮:有很多黑魔法。

弗格森:最终,它都有走到一起。地点和路线时,你必须意识到multi-physics,所有的交互,所有可能的失败,这样你就不会路线不会工作的东西。

绮:它几乎感觉指数变化的数量你现在要考虑的事情。添加每一个新的变量变化指数。

常:真正的3 d-ic设计、工具落后的设计,人们正在做的事情。

SE:当你设计一个chiplet,你认为这是防弹以所有可能的方式。然后你把它旁边的另一个芯片,开始轰击它噪音,最初的设计者没有期望。系统级模型的验证需要把一切都在正确的抽象层次进行不同级别的分析。

公园:这是完全正确的,他们工作在不同的节点和不同的技术。chiplets,一个可以在7海里,一个20海里,一个28 nm,和一个可以互补金属氧化物半导体,一个在砷化镓。整个想法是包装和关闭时间三个芯片方案,和包装设计师必须连接在一起,做一些连通性检查,好了。你不能再这样了。你必须功能验证一切,有些你可能需要一个完整的晶体管的布局,而对于其他人来说你必须使用一个高层次的抽象模型。你必须能够缝合一起的。我们有技术,我们提供的空间,但它不是完美的。我们在这里做触动流中的一切。它不像一个新的路由器或EM提取工具。它是tapeout从早期的可行性。每个工具流的影响。

Vinnakota:一个有趣的想法是,当你卖chiplet,您需要一个开放的方法来描述chiplet的身体。芯片通常是二维的,但是现在当你卖chiplet,你必须描述它在三维空间中,开始描述表面高度,有限元地图的能力形象,散热。是公司chiplets愿意定居在一个标准格式来描述这些东西,这样您就可以将从多个公司chiplets组装成一个工具流?你这个信息交换一对一NDA,或者你形成一个协会的信息进入数据库,你可以建立一个chiplet设计交换?一个有趣的问题就是你能公开吗?如果你能达成一致的格式信息,这是一个一步,比今天我们所拥有的。

绮你谈论类似IP-XACT吗?

Vinnakota:没错。

绮:描述它足够,这样您就可以互动和互操作性更容易吗?

Vinnakota:是的,你有类似描述逻辑交互总线的I / O。现在我能做一些物理描述和互动?

公园:很重要的一点是我们有chiplets和3 d混合在一起,他们不应该混合。如果你这样做你会迷惑人。如果他们想要合并在一起,是伟大的,但一般来说如果我是写论文或演讲,他们是不同的技术。Chiplet的解集SoC今天,主要是他们并排放置。这只是一个逻辑分区的问题。3 d是一个物理变化。它曾经是平的,但是现在我是堆积在彼此。

常但是3 d-ic chiplet可以进入。

绮:在3 d-ic chiplet可能,但不得用于chiplets 3 d。

常:对3 d IC设计,当你做路由,multi-physics仿真——你怎么验证?当我们谈论一个SoC,你可以到处探索,但对于一个3 d IC栈,你想测量介于两者之间,它是非常困难的。这是另一个问题计量,这就是为什么人们必须开始做芯片监控。这是建在设计。

SE:我们讨论的一些问题。有多远,我们从一般的社区成为一个技术访问吗?

绮:现在是可访问的。什么时候能成为主流?当我们解决我们一直在讨论的挑战。与最先进的节点,每个人都认为只有最大的家伙会使用它,但是很多人——大男人和小男人。这个行业正在推动他们。我想同样会对3 d。今天是可访问的,还有小公司这样做。我们如何,作为一个行业,使它更主流的和竞争的合并工具标准化方面的合作?所有这些必须解决,这将方便收养。

公园:我同意。今天流并不完美,但你可以带一个3 d堆叠设计。有很多的工作,这将使它更好。

绮:我们的工作是使它更好和更容易和便宜。半导体产业是基于成本,和我们有更便宜的,所以每个人都想使用它。

弗格森:会发生什么,我们作为一个集体的生态系统,将创造更多和更新的方法将chiplets和薯片联系在一起,并将越来越多的在一起。所以不会是静态的。它将会改变。摩尔定律正在从一个芯片上的晶体管更向一个包更多的芯片。他们如何连接在一起将会改变。我们要学习和适应。我们的工作永远不会做。会有一些地方我们两年前现在是主流。

常:与单个集成电路相比,三维配置丰富。有各种各样的3 d-ic设计风格。这带来了额外的挑战。如果我们想3 d-ic设计流程自动化,它不是那么容易为一个单一的芯片。CoWoS(台积电在晶圆的芯片在基板)是容易得多比wafer-on-wafer和信息(台积电的集成扇出)和EMIB(英特尔嵌入式桥Multi-die互连桥)的设计。各种各样的配置让它非常困难。

Vinnakota:隐藏变量,我们还没有谈论太多,是软件。这些芯片可能软件,和程序员将感知,或开发人员会发现,off-die事务和on-die事务之间的性能差异。它要么是对开发人员隐藏——比如与内存,你只看到一个内存事务——或者它必须是一个基于标准的交互像一些版本的协议接口,开发人员确切地知道会发生什么。否则你将会看到一个变化从程序员的性能。

绮:当我们去3 d,它变成了一个系统的方法。它不是一个芯片的方法了。这意味着你必须看看它的所有方面。这就是为什么公司招聘设计师和我们去3 d。它包含了一切,你认为一个系统之前,与软件,现在你有更多。