ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ — ЧАСТЬ 3

ВСТУПЛЕНИЕ

В первой статье этой серии мы исследовали новые проблемы, возникающие при использовании корпусов интегральных схем (ИС) и почему моделирование на системном уровне является проверенной методологией проектирования и проверки микросхем с несколькими кристаллами и подложками. Во второй статье мы сосредоточились на многодоменной интеграции, которую обеспечивает методология цифрового моделирования, и обсудили возможности по анализу целостности сигнала, а также, выявление паразитного влияния на имитационной модели. В этой статье разберем масштабируемость и набор решений, необходимых для текущих и будущих разработок в области ИС, и объясняется, что именно требуется для изготовления ИС на производстве.

МАСШТАБИРУЕМОСТЬ И НАБОР РЕШЕНИЙ
Скорость внедрения инновационных технологий корпусирования разнородных устройств увеличивается по мере роста спроса на более высокую производительность, меньшую мощность, меньший размер и функциональность. Подобные мультифункциональные сборки становятся все более сложными для проектирования, изготовления, что потенциально ограничивает их доступность для всех, кроме ведущих полупроводниковых компаний.

К счастью, экосистема проектирования может сыграть важную роль в демократизации таких технологий, сделав их доступными для всех разработчиков и компаний — так же, как мир полупроводникового производства сделал с инструментами для проектирования процессов (PDK), которые получили повсеместное применение.

КОМПЛЕКС РЕШЕНИЙ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Автоматическая проверка ИС осуществляется в соответствии с правилами проектирования, созданными производителями полупроводников, предоставляемыми в комплексе решений для проектирования (PDK). Поставщики программ EDA разрабатывают свои программные средства такими, чтобы их инструменты проверки давали достоверные и повторяемые результаты. Назначение ПО для проектирования технологической сборки (PADK) аналогично цели PDK — обеспечение технологичности и производительности с использованием стандартизованных правил, обеспечивающих согласованность во всем процессе.

Рисунок 1: Пакет Mentor OSAT Alliance способствует быстрому появлению устройств на рынке

Очевидно, что PADK должен включать решение как для физической проверки, так и решения оценки термических и / или стрессовых нагрузок. Все эти решения не должны зависеть от каких-либо конкретных инструментов проектирования или процессов, используемых для создания ИС. Кроме того, полный PADK должен быть применим как в области создания кристалла, так и в области корпусирования.

Рисунок 2: ИС следующего поколения представляют собой серьезную проблему для традиционных инструментов проектирования корпусов

ВОЗМОЖНОСТИ БУДУЩЕГО УЖЕ СЕГОДНЯ

Корпуса нового поколения ИС сильно отличаются от традиционных корпусов BGA, с которыми знакомо большинство разработчиков.

Рисунок 3. Пакеты ИС следующего поколения нуждаются в совершенно новом подходе к проектированию

Фактически, разработка ИС нового поколения имеет много общего с разработкой обычных ИС, что означает что традиционные подходы проектирования корпусов ИС будут конкурировать с новыми технологиями. Поэтому обеспечить высокую скорость разработки на все более усложняющимися ИС будет пока сложно. Многие компании, занимающиеся OSAT и производством полупроводников, уже сталкиваются с проблемами, связанными с достижением и поддержанием необходимой скорости разработки больших ИС с более чем 250 000 внутренних подключений.

Рисунок 4: Создание многопользовательской параллельной разработки может сократить циклы проектирования и оптимизировать ресурсы

Масштаб и сложность этих проектов оказывает давление на проектировщиков и время работы, которое часто увеличивается. Новым популярным подходом в разработке является одновременное командное проектирование, когда несколько инженеров одновременно работают над одним и тем же проектом в локальных или глобальных сетях, сохраняя при этом возможность контролировать всю проектную деятельность без необходимости в сложных и обременительных настройках процесса взаимодействия.

Другой распространенной проблемой является длительный процесс проверки проекта перед производством. Надежный способ избежать этого узкого места и связанных с ним задач (задержка проекта) — это внедрить процесс и методологию интегрированной и непрерывной проверки, чтобы окончательный процесс подтверждения был контролируемым и управляемым.

ПЕРЕДАЧА ПРОЕКТНЫХ ДАННЫХ В ПРОИЗВОДСТВО

Проще говоря, это означает предоставление безошибочных выверенных проектных данных для производства и сборки, которые соответствуют правилам процесса изготовления полупроводниковых структур или OSAT (PDK или PADK). Цель и задача — добиться этого с изготовления первых образцов.

Рис. 5: Передача выверенных данных для производства имеет решающее значение для получения рабочих образцов в первой итерации

От среды проектирования требуются возможности и функции, которые, во-первых, полностью исключают ручные рутинные операции, а во-вторых, точно учитывают особенности технологического процесса производства полупроводниковых структур. Чтобы избежать многократных модернизаций конструкции в соответствии с правилами производителя, автоматизация таких функций, как функции ликвидации механических напряжений, дегазация и др. — в значительной степени обязательны.

Рис. 6. Традиционные инструменты проектирования корпусов ИС постоянно модернизируются с целью создания безошибочного GDSII

Отличительная особенность новых программных пакетов разработки ИС от традиционных — это производственные форматы, используемые при изготовлении полупроводников. Новые проекты корпусирования ИС почти всегда изготавливается с использованием формата GDSII, тогда как в традиционных используется Gerber, ODB ++ или редкий IPC2581. Использование именно этого формата (GDSII) позволяет изготовителю или OSAT предварительно проверить на соответствие своим производственным возможностям и ограничениям.

ВЫВОД

Рост разнородных конструкций корпусирования требует проверенных, автоматизированных возможности симуляции физических, электрических, тепловых и производственных характеристик. Единая среда нового поколения необходима, чтобы проектировщики могли управлять всеми этими процессами в эффективном, повторяемом и автоматизированном потоке.

Источник: www.mentor.com