支持3d - ic的新技术

《半导体工程》(Semiconductor Engineering)与美国半导体事业部首席技术专家Norman Chang就支持三维(3D)芯片设计所需的整个生态系统的变化进行了讨论有限元分析软件;John Park，集成电路封装和跨平台解决方案产品管理总监节奏;约翰•弗格森(John Ferguson)是该公司DRC应用市场营销总监Mentor，西门子旗下公司;Kevin Yee，铸造总监三星半导体;Bapi Vinnakota, Netronome硅架构项目管理总监，开放计算项目(OCP)开放领域特定架构(ODSA)子项目负责人。以下是对话节选。可以在这里找到讨论的第一部分在这里。

SE:摩尔定律的放缓是否推动了向3D的迁移?

绮这是同一个故事——我们如何维持摩尔定律,3 d是晶体管缩放的替代方案。所以，过去关注大公司的人都死了。他们是推动这一切的人。我们想要更多的晶体管，但我们无法再按比例缩放，所以3D给了我们另一种选择，既能维持摩尔定律，又能在同样的面积上变得更大。

公园这适用于商业，但不太适用于国防部。这是一个不同的故事，这就是小芯片发挥作用的地方。

绮但即使在chiplets

常:怎么样?互补金属氧化物半导体图像传感器?是2.5D还是3D?

公园这是一个完整的3D堆栈。

弗格森有趣的是，两年半以前2.5 d我加入了，现在它已经全面投入生产。但我们有两个选择——硅或有机插入器。现在我们可以说事情又开始疯狂了，就像两年半前一样，但我们可能有五种不同的堆栈方式，我认为它们不会合并。我不认为会有一两家存活下来。每一个都是由特定领域的独特需求驱动的，并且它们在所有领域中都是不同的。所以我们必须支持五到六种方法，这将是一个挑战。

公园这都是因为摩尔定律的终结。不管发生在28nm还是2nm。

绮我们已经说了很长时间了。

公园但这就是包装变得如此重要的原因。

SE:实现3D需要很多新技术，但似乎并没有很多来自学术界。这会产生不同的动态吗?

公园学术界和国防部的一些人正在试验这项技术。他们可能还没有完全与商业市场分享这些成果。但在像AI/ML这样的领域，有些东西不仅仅是将事物粘合在一起并在它们之间进行路由。一切都发生了戏剧性的变化包装。是你使用的工具，是你需要的专业知识。今天有些人正在去聚合soc。“我不能设计7纳米工艺，因为成本太高，而且我只打算出货1万台，所以我永远无法收回NRE成本。所以他们想要一种模块化的方法，我知道有些公司不再雇佣ASIC设计师了。他们聘请电路板设计师，因为它变成了一个看起来更像PCB的问题，在那里你放置独立的组件，工作在不同的协议和通信接口上。“我如何把它们联系起来，如何把握好时机?”“它影响了工具、流程和所需的专业知识，所有这些似乎都在同时发生。”

绮我们是一家代工公司，无论是2.5D还是3D，包装都是我们非常关注的焦点。5到10年前，你有OSATs外部包装处理一切，但现在这是代工的主要关注点，因为我们必须为客户做这些。这不仅仅是晶圆片的问题。它是关于包装和它如何相互作用。

公园这一点很重要，因为不仅仅是三星。是台积电，是英特尔。

绮你会看到生态系统因此而改变。

SE:这种关系会随着时间的推移而发展吗?我不知道今天有任何一家铸造厂会从另一家铸造厂拿模具并做包装。我们需要制定新的交战规则吗?

绮我不会说我们不会，但是环境正在改变如何做到这一点。就像《Cadence》和《Mentor》是一起工作的，因为工具流必须一起工作，我们并没有傲慢到相信一切都是我们的。你必须支持客户，满足他们的需求。

常:铸造厂是如何与OSAT合作的?

绮我们也必须与sat密切合作，就像其他代工厂一样。我们要确保流程到位。

常但是你并没有从他们那里获得收入。

绮这是一个伙伴关系，一个生态系统，这就是这个行业的运作方式。

SE:工具供应商和客户之间是否建立了一种关系，即客户要求克服特定的技术挑战，然后工具供应商解决如何做到这一点?

公园它有两个层次。一个是代工厂现在做封装，这对行业来说是件好事，因为它推动了参考流。当sat在打包的时候没有参考流，没有pdk，你必须猜测一切。现在铸造厂正在这样做，我们有参考流程。因此，我们与铸造厂合作开发经过认证的参考流程。这是一个层面——你是否具备三星A型包装的基本能力?是的。下面是流程和工具。但当我们出去与客户交谈时，他们会说，‘我需要的不止这些。我需要路由资源共享。这就是EDA的意义所在。 We do automation. It is about taking the technology that we have and modifying it. It used to be easy. If you look at InFO —扇出来自台积电的晶圆级封装技术-这是一个很小的变化。我们能够利用这些工具，对流程做一些小的调整，让它工作起来。3D并非如此。这在整个流程中是非常不同的。我们不能让一个为单个芯片工作的路由引擎在一个堆栈中路由三个芯片。这需要大量的新代码。我们与客户和合作伙伴一起计算出参考流的基线，然后确定高级客户需要什么。这是一个生态系统。

绮对于3D，我们必须与合作伙伴合作，因为情况在变化。你谈到了模具粘合，对准和tsv, EDA公司不能自己做，因为这会影响你如何做过程和一切。所以你必须建立一个生态系统。顾客会对他们想要的东西产生新的想法。

弗格森他们开车，然后我们找到解决办法。

SE:大概这是一个迭代过程。你遇到问题，解决它，然后转移到其他事情上。

绮是也不是。客户希望我们能预见到问题。他们不想第一个发现它。这就是为什么合作变得如此重要。我们分享想法和问题。客户不想成为管道清洁工。

弗格森在某些情况下，我们都经历了一些我们认为会起作用的事情，但结果却没有。他们不想当清洁工，但你——抱歉。

SE:我们已经多次提到收益。一种认为收益率会随着3D的变化而下降，另一种认为收益率会上升。我们从内存中了解到，如果你建立一个足够大的内存，它就会失败，所以你增加了冗余。我们如何将这些想法应用到3D堆栈中?

弗格森即使有HBM，他们继续尝试缩小所有的组件，他们发现他们有压力的问题。他们回来说，‘我们需要更多的帮助。当我的压力越来越小的时候我们需要被告知我们在哪里以及为什么会有这些压力问题tsv而且更多。我能把极限推到什么程度?所有这些都是不断的变化，不断的学习。每个人都想走在潮流的前端，但又不愿冒这个险。所以我们都平等地分担痛苦。

公园这又回到了众所周知的好死的问题。这就是困扰多芯片市场的问题，现在它变得更加复杂，因为你有这些额外的压力问题。我们过去只是把东西并排贴在一个相当坚固的东西上，现在我们把两个薄的东西直接粘在一起。因此，测试技术必须得到改进。在EDA中，我们对我们为测试所做的工作充满信心。这并不意味着不会有失败，但至少你知道有些东西是不好的，并把它扔掉。

弗格森如果你遵守协议的话。

常这总是已知的好骰子的论点。在你把好的模具组合在一起之前，你做了多少测试?这是首选的方法。

弗格森这取决于那些芯片的价格。

常:没错。

弗格森你能负担得起多少?

绮一方面是已知的好模具，但另一方面是，一旦你粘合了一些东西，如果你有一个产量问题，它可能会蔓延开来。这是对终端客户最重要的事情之一——产量。我们有动力确保与EDA合作伙伴合作，因为测试越好，客户就越高兴。对于晶圆厂来说，关键是产量。所以测试是非常重要的，第一部分是已知的好模具。第二部分是我们如何测试后，你有多模，无论是在键合过程中的失败，在对准过程中的失败，等等。

Vinnakota这是有好处的。3D需要许多额外的接口。它可能是一些愚蠢的东西，比如循环测试——任何确保接口工作的东西，干净地放入扫描链。有了新的接口，它们在包中提供了以前没有的新的观察点。关键在于，每个人都必须就操作、管理和访问这些接口的标准方式达成一致。即使你有不同的方式让芯片相互通信，如果你都能同意一个标准的方式来访问和管理这些接口，那么它会使测试问题稍微容易一些，因为你可以从芯片外部访问所有的东西。所以你甚至可以让一个芯片触发另一个芯片的自检。但是没有标准的方法来进入这些内部，这是一个机会。

弗格森有一个复杂的问题，现在你需要越来越多的测试，因为你有更多的东西，但这与摩尔定律一直是一样的——更多的失败机制。你真的有所有正确的测试来发现新的失效机制吗?这是一个新问题。我们认为我们知道，但我们一直坚持这个假设，直到我们发现我们错了，然后我们会找到一个新的方法来测试这个问题。

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