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三维集成电路体系的电网剖析

在高级节点,有效的电网分析是确保小尺寸连接器可以处理电流需求,而不会造成潜在失效模式或信号完整性问题的关键。现有的电网分析工具需要按照2.5维和三维设计进行拓展和增强,从而满足新的需求和使用模式。本文

在高档节点,有用的电网剖析是保证小尺度衔接器可以处理电流需求,而不会形成潜在失效形式或信号完好性问题的要害。现有的电网剖析东西需求依照2.5维和三维规划进行拓宽和增强,然后满意新的需求和运用形式。本文介绍了一些必要的改善。

以体系为中心的电网剖析

三维集成电路体系中,几个晶粒同享相同的网络供电。电网剖析 (PGA) 东西有必要一起剖析一切晶粒,因为一个晶粒的电压降或许直接与另一个相关联。此外,电网剖析处理方案有必要支撑各种2.5维/三维晶粒装备 — 包括布局、定向和堆叠次序 — 以及晶粒内部衔接器模型。

一个体系中的每个晶粒或许现已依照其运用和需求采用了不同的工艺节点。一个体系或许包括 40nm 和 28nm 规划的晶粒以及 65nm 规划的基板夹层(interposer)。增量技能文件界说和校准在这个运用事例中发挥了重要作用,因为终端用户只需校准与2.5维/三维整合相关的新堆叠界说部分,而不必从头校准整个堆叠。

2.5维/三维流程的电网剖析东西还有必要考虑笔直整合所需的更多“方针”,如反面凸块(microbumps)和反面金属层(图1)。三维结构中的反面金属层呈45度角,而不是正面金属层常用的90度,这将对功率剖析模型发生影响。关于全三维体系,电网剖析东西需求给正面和反面金属之间的硅穿孔(TSV)界说精确的模型,而关于2.5维体系,电网剖析东西有必要可以模仿只包括金属(下面没有器材)的钝化基板夹层(interposer)。

运用模型

考虑到2.5维和三维体系的惯例尺度以及需求整合第三方晶粒,电网剖析处理方案有必要可以以三种不同的形式运转。

●根据功率模型的电网剖析形式 — 在根据功率模型的形式中,每个晶粒表现为紧凑的功率模型,电网剖析东西运用这些模型及其衔接剖析整个2.5维/三维集成电路体系。这种形式运转适当快,供给了高水平的体系电网剖析,可是它仅限于检测晶粒内衔接问题。因为功率模型是为了特定技能节点角而创立,一个电网剖析处理方案有必要可以处理不同条件下的不同紧凑功率模型。例如,1.2V 条件下90nm 晶粒模型和1.0V 条件下 65nm 的晶粒模型组合在一起的状况。

●全2.5维/三维电网剖析形式 — 终端用户期望剖析特定多晶粒网的电压降,可是算起来价值非常昂扬。为了支撑这个形式,电网剖析东西的容量和周转时刻有必要比现有东西好几个数量级。

混合电网剖析形式 — 混合形式遭到剖析第三方晶粒整合需求的推进。它支撑一系列混合的紧凑型功率模型和晶粒,在这种状况下第三方晶粒仅表现为紧凑模型,用于整合进体系电网剖析。

规划流程中的电网剖析

为了尽早、高效地检测、确诊和纠正电网问题,规划人员应该在布图规划、时钟树归纳后以及电路完成后阶段进行电网剖析。为了供给有意义的剖析,有必要考虑到体系在既定晶粒(如其它晶粒、基板夹层(interposer)、三维集成电路整合方针等等)上的作用,用户应该可以轻松剖析体系相互作用。一个既定堆叠内的多帧功用和晶粒间阅读运用户可以高效地检查、确诊和扫除电网问题。虽然这些功用需求东西具有显着较大的数据容量和更快的呼应时刻,可是它们关于调试动态的电网剖析运转特别重要。

电网剖析输出

一个电网剖析处理方案发生一个全体系功率模型,可用于包装/电路板电源完好性剖析。进行部分模型创立的才能关于支撑第三方 IP 整合来说也非常重要。例如,假如一个供货商剖析一个基板夹层(interposer)上的一个将由客户衔接至另一个晶粒的晶粒,那么这个供货商需求为第一个晶粒供给功率模型,还要为基板夹层(interposer)供给寄生网表。

定论

当今的电网剖析东西供给的功用远远无法满意2.5维/三维集成电路的电网剖析需求。功率是2.5维/三维集成电路物理完成中最大的应战之一,由此发生的问题无法仅在寄存器传输级 (RTL) 得到处理。为了使半导体职业彻底支撑除2.5维以外的三维整合、存储器堆叠以及广泛的 IO 运用,电网剖析处理方案有必要处理本文评论的需求,尤其是假如方针是为具有具有强壮的多晶粒电网布图规划才能的真实三维%&&&&&%整合流程。

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