《半導(dǎo)體芯科技》雜志文章

Ansys公司最近與臺(tái)積電和微軟合作開(kāi)發(fā)聯(lián)合解決方案，該解決方案為分析2.5D/3D-IC多芯片系統(tǒng)中的機(jī)械應(yīng)力提供了高容量云解決方案，使共同客戶能夠避免現(xiàn)場(chǎng)故障，并延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命和提高可靠性。Ansys公司產(chǎn)品營(yíng)銷總監(jiān)Marc Swinnen（MS）與Silicon Semiconductor編輯Philip Alsop（PA）在這里就三方合作和該聯(lián)合解決方案進(jìn)行了討論。

PA：Ansys一直與臺(tái)積電和微軟合作，專注于分析多芯片3D集成電路系統(tǒng)中的機(jī)械應(yīng)力。顯然，人們很希望了解這樣的三方合作是如何開(kāi)始的？

MS：我們與臺(tái)積電的合作已經(jīng)持續(xù)了幾十年。這主要是基于Ansys銷售和生產(chǎn)RedHawk-SC ?產(chǎn)品的事實(shí)，該產(chǎn)品是芯片設(shè)計(jì)人員用來(lái)驗(yàn)證其芯片電源完整性的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）軟件工具。基本上，每個(gè)芯片上都有一個(gè)電源和接地網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)晶體管都必須連接到電源，并且必須接地，就像任何電子器件一樣。如果您的芯片上有500億個(gè)晶體管，這意味著你必須設(shè)計(jì)兩個(gè)電網(wǎng)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)有500億個(gè)端點(diǎn)。因此，這些都是非常龐大和復(fù)雜的片上網(wǎng)絡(luò)，對(duì)芯片的正常運(yùn)行至關(guān)重要。它們需要檢查，因?yàn)殡娫淳€上總是有電壓降。如今，為了節(jié)省功率，電壓非常低，以至于真的無(wú)法承受從封裝引腳到實(shí)際晶體管的100毫伏電壓損失。因此，必須非常仔細(xì)地分析所有內(nèi)容，以確保電源完整性或電壓降得到正確考慮，并符合您的規(guī)格。

這是一個(gè)非常大而棘手的問(wèn)題。這就是 RedHawk-SC ?所做的工作。它為制造做了最后的簽核，這是可行的。當(dāng)然，這一切都嚴(yán)格取決于制造規(guī)則。我們與包括臺(tái)積電在內(nèi)的所有主要晶圓代工廠密切合作。臺(tái)積電和Ansys有著長(zhǎng)期的合作關(guān)系，致力于將這款黃金般的簽核工具推向業(yè)界——世界上絕大多數(shù)芯片都使用Ansys Redhawk-SC 進(jìn)行電源完整性認(rèn)證。這是我們與臺(tái)積電持續(xù)深入合作的基礎(chǔ)。

這就把我們帶到了正在討論的話題。傳統(tǒng)上，芯片或集成電路（IC）就是一塊單個(gè)硅片——它們都是一回事。把它從晶圓上切下來(lái)，它是一小塊硅片，嵌入到一個(gè)封裝中。但現(xiàn)在，由于多種原因，不再可能僅用一個(gè)芯片構(gòu)建今天想要的大型系統(tǒng)。因此，開(kāi)始制造多個(gè)芯片，并將它們組合成一個(gè)我們稱之為3D-IC的系統(tǒng)——在這個(gè)系統(tǒng)中，將多個(gè)芯片堆疊在一起，或者更常見(jiàn)的是，將它們緊挨著放置，我們稱之為2.5D。我將所有這些配置稱為3D-IC——所有這些不同的堆疊方式或?qū)⑺鼈儽舜讼噜彿胖谩?D-IC是指包含多個(gè)芯片，是指裸芯片，而不是封裝好的芯片，它們彼此相鄰放置。通常，它們被放置在另一個(gè)芯片（被稱為中介層）的頂部，通過(guò)中介層將它們連接在一起。今天，所有高性能計(jì)算都在朝著這個(gè)方向發(fā)展。

現(xiàn)在，這些芯片中的一些變得很熱，而另一些則變得不那么熱，因此就有了不同的熱膨脹。芯片通過(guò)微凸點(diǎn)相互連接。這些是非常微小的凸點(diǎn)——每平方毫米高達(dá)一千個(gè)——它們不能承受很大的剪切應(yīng)力。如果裝配體開(kāi)始以不同的方式膨脹和收縮，并在這些熱循環(huán)中循環(huán)往復(fù)，這個(gè)3D裝配體會(huì)出現(xiàn)機(jī)械變形、翹曲和應(yīng)力。對(duì)于芯片設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)全新的嚴(yán)重問(wèn)題。我的意思是，總有人不得不在某個(gè)時(shí)候擔(dān)心熱膨脹。通常，系統(tǒng)或封裝設(shè)計(jì)人員遵循這樣的工作路徑，先將芯片組裝在電路板上，將電路板安裝在系統(tǒng)中，再把系統(tǒng)安裝在散熱器中，之后，才會(huì)有人進(jìn)行一些機(jī)械分析。但現(xiàn)在問(wèn)題在芯片上就已經(jīng)產(chǎn)生了，設(shè)計(jì)人員不得不從一開(kāi)始就擔(dān)心，系統(tǒng)會(huì)怎么變形和翹曲呢？如果使用錯(cuò)誤的材料或使用錯(cuò)誤的平面圖，設(shè)計(jì)的可靠性將比正確完成的要低得多。因此，他們需要盡早進(jìn)行機(jī)械模擬仿真，并預(yù)測(cè)熱-機(jī)械行為。

Ansys在這一領(lǐng)域有著悠久的歷史，除了半導(dǎo)體部門之外，我們還擁有許多其他仿真工具。我們有計(jì)算流體力學(xué)、有機(jī)械的、有安全的、有光學(xué)的、有電磁的——很多領(lǐng)域的仿真。機(jī)械仿真是我們的專業(yè)之一，我們處于行業(yè)領(lǐng)先地位。很自然地將這些算法應(yīng)用于半導(dǎo)體問(wèn)題上。

△RedHawk-SC Electrothermal?的熱和翹曲結(jié)果展示，模擬的是中介層上組裝了邏輯芯片和存儲(chǔ)芯片的多芯片2.5D組件。

臺(tái)積電與我們合作，解決了他們自身生產(chǎn)和設(shè)計(jì)方面遇到的一些問(wèn)題。他們認(rèn)為這是一個(gè)需要解決的問(wèn)題。這是一個(gè)棘手的計(jì)算問(wèn)題，因此他們引入了微軟Azure，以提供在所需時(shí)間范圍內(nèi)真正解決這個(gè)問(wèn)題所需的云計(jì)算功能。

借助微軟的云計(jì)算、Ansys 的機(jī)械/熱仿真以及臺(tái)積電的制造能力，我們共同提出了一個(gè)行之有效的解決方案流程，并已被證明是有效的。

PA：我認(rèn)為這個(gè)項(xiàng)目的目標(biāo)是，為滿足新穎的多物理場(chǎng)要求提供更大的信心，從而提高功能可靠性并延長(zhǎng)先進(jìn)3D制造設(shè)計(jì)的產(chǎn)品壽命，對(duì)嗎？

MS ：是的，這個(gè)項(xiàng)目有兩個(gè)要點(diǎn)。一個(gè)是新穎性，另一個(gè)是可靠性。為什么說(shuō)它是新穎的呢？機(jī)械仿真本身并不新鮮，但對(duì)于半導(dǎo)體設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，它確實(shí)足夠新穎。正如我已經(jīng)提到的，這是單片設(shè)計(jì)師永遠(yuǎn)不必?fù)?dān)心的事情。但是，對(duì)于3D組裝——我用3D作為代工廠提供的所有不同架構(gòu)的統(tǒng)稱——芯片堆垛芯片和芯片緊挨芯片——有很多方法可以安排這些芯片。我就把它們都稱為3D-IC。

因此，對(duì)于芯片設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，這是新穎的，他們現(xiàn)在必須在布局規(guī)劃階段考慮：好吧，這些芯片中哪些會(huì)變熱，哪些會(huì)保持較低溫度？如果我把兩個(gè)變熱的芯片放在一起，那會(huì)不會(huì)是我無(wú)法解決的熱問(wèn)題？或者，特別是如果兩個(gè)芯片在相同的活動(dòng)模式下變熱，例如在播放視頻時(shí)的流媒體模式下，這兩個(gè)芯片所在的這個(gè)角落都會(huì)變得非常熱。這可能會(huì)從一開(kāi)始就注定我的項(xiàng)目失敗。

熱是當(dāng)今可實(shí)現(xiàn)集成密度的頭號(hào)限制。可以非常輕松地將芯片堆疊到數(shù)層之多。您可以設(shè)計(jì)它，您可以制造它。這一切都不是問(wèn)題。問(wèn)題是您不能冷卻它！它會(huì)變得太熱，它會(huì)融化。因此，能使系統(tǒng)有多近和多緊湊的首要和最終的因素取決于功耗。該如何控制和管理散熱呢？因此，當(dāng)您組裝這些大型系統(tǒng)時(shí)，將多個(gè)芯片組裝在一起時(shí)——我們談?wù)摰氖嵌噙_(dá)十幾個(gè)芯片——該如何管理電源額呢？

隨著熱量而來(lái)的是多種材料的熱膨脹、溫度循環(huán)和差分膨脹。單個(gè)芯片由同一種元素制成，即硅。現(xiàn)在突然之間，系統(tǒng)可能包括硅芯片以及碳化硅芯片和有機(jī)基板。單個(gè)芯片通常放置在稱為中介層的互連基板上。中介層通常由硅制成，就像用舊工藝制成的巨型芯片，如35納米或其他的制程。

但中介層也可以由有機(jī)樹(shù)脂制成，也可以是玻璃。有些代工廠就在使用玻璃基板。因此，這種堆疊中有多種材料，它們都有不同的熱膨脹系數(shù)。這種機(jī)械問(wèn)題對(duì)當(dāng)今大多數(shù)芯片設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)都是新穎的。可能在他們公司某個(gè)地方擁有處理電子系統(tǒng)熱問(wèn)題的專業(yè)知識(shí)，但并不在芯片設(shè)計(jì)小組中。因此，他們可能不得不重新變更公司成立時(shí)的組織方式，以便機(jī)械專家從一開(kāi)始就參與其中。所以這對(duì)他們來(lái)說(shuō)很新穎。

Ansys正在利用多物理場(chǎng)仿真功能，并使其能夠與半導(dǎo)體流程中的半導(dǎo)體數(shù)據(jù)格式配合使用。這就是我們認(rèn)為的答案。我們有一個(gè)叫做RedHawk-SC Electrothermal ?的工具，可以整合這些。在可靠性方面，最根本的結(jié)果是熱膨脹會(huì)隨著時(shí)間的推移而降低芯片的性能。正如我所說(shuō)，這些芯片是通過(guò)小焊料凸點(diǎn)連接的，當(dāng)芯片壓在一起時(shí)，這些焊料凸點(diǎn)會(huì)連接起來(lái)。

△3D-IC堆棧展示通過(guò)Ansys RedHawk-SC Electrothermal?模擬的翹曲和應(yīng)力。顏色表示位移（在Z軸上放大以方便查看）。

它們相距約10微米，這為您提供了非常高密度的互連。但是，如果這些芯片開(kāi)始彎曲、翹曲或扭曲，并且它們之間會(huì)產(chǎn)生剪切應(yīng)力，那么這些微凸點(diǎn)很容易剪切、斷裂或輕微變形，從而使它們的接觸點(diǎn)變小。這意味著通過(guò)該凸點(diǎn)的功率密度或電流密度變得更高，它們?nèi)刍目赡苄砸哺摺?/p>

我們最近做了一個(gè)3D-IC組裝，系統(tǒng)中有40萬(wàn)個(gè)微凸點(diǎn)，您可以有數(shù)百萬(wàn)個(gè)微凸點(diǎn)。如果其中任何一個(gè)失敗，則可能引發(fā)系統(tǒng)故障。您確實(shí)應(yīng)該非常仔細(xì)地考慮多芯片系統(tǒng)在隨著時(shí)間的推移而加熱和冷卻時(shí)是如何翹曲的。如果管理不當(dāng)，這將給您帶來(lái)可靠性問(wèn)題。

芯片對(duì)于彎曲的耐受性有非常具體的規(guī)則。例如，一個(gè)芯片可能被允許以凹面方式彎曲到一定量——那就只有這么多。順便說(shuō)一句，不僅加熱導(dǎo)致它彎曲，而且在組裝過(guò)程中，當(dāng)實(shí)際將這些芯片安裝在彼此的頂部時(shí)，把芯片向下壓，這也會(huì)使它們發(fā)生彎曲。因此，這也需要考慮在內(nèi)。在一定程度上允許凹彎，但絕對(duì)不允許凸彎。顯然，這方面的公差非常低。這些是出現(xiàn)的一些可靠性問(wèn)題，需要進(jìn)行權(quán)衡。

△基于Ansys RedHawkSC?電流分布分析的芯片上的溫度梯度。

PA：如果我理解正確的話，問(wèn)題是，這是一全新的過(guò)程，需要大量的學(xué)習(xí)。一旦他們理解了您所描述的一切是如何發(fā)生的，他們就會(huì)找到制作這些3D系統(tǒng)的最佳方法。在此之前，他們必須在所有不同的負(fù)載和條件下進(jìn)行多次測(cè)試。如果他們每次都以完全相同的方式做事，他們會(huì)得到相同的結(jié)果嗎？或者，即使在相同的條件下，是否存在變異，我們可以稱之為隨機(jī)變異？

MS：是的，這就是模擬的美妙之處。人們可能會(huì)說(shuō)，好吧，我更喜歡在一個(gè)不能預(yù)測(cè)它將要做什么的真實(shí)系統(tǒng)上工作，但實(shí)際上您可以在測(cè)試臺(tái)上進(jìn)行測(cè)量。是的，現(xiàn)實(shí)測(cè)量是有好處的，但問(wèn)題是您正在測(cè)量的現(xiàn)實(shí)只是一個(gè)特定的實(shí)例。您正在使用這組特定參數(shù)來(lái)測(cè)量此特定器件。舉個(gè)例子，想象一下測(cè)量鋼制螺栓之類的參數(shù)。鋼螺栓有多堅(jiān)固呢？鋼材的批次各不相同。那會(huì)有一個(gè)范圍。

您可以測(cè)試一個(gè)特定的螺栓，它可能是一個(gè)很堅(jiān)固的螺栓，也可能是一個(gè)不那么堅(jiān)固的螺栓，但它并沒(méi)有告訴您，當(dāng)要把成千上萬(wàn)的這些東西建造成一座橋時(shí)，可能性的范圍是多少。同樣，當(dāng)您測(cè)試芯片或3D組件時(shí)，您可以將其放在測(cè)試臺(tái)上進(jìn)行測(cè)試，您正在測(cè)試的也是特定的器件。但是在厚度變化、材料特性變化方面有很多不同的參數(shù)。而且溫度或熱量也會(huì)由于使用而不同，對(duì)吧？如果芯片沒(méi)有做任何事情，它就不會(huì)變熱，只有當(dāng)它真正處于使用狀態(tài)時(shí)，它才會(huì)開(kāi)始變熱。

那么您打算給它什么樣的使用呢？這是一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)橛谐汕先f(wàn)種可能的使用組合。模擬允許您在各種參數(shù)、各種條件、各種環(huán)境、外圍條件下進(jìn)行測(cè)試，并使用各種材料組合來(lái)完成所有這些工作，并驗(yàn)證系統(tǒng)是否能夠在整個(gè)可能性范圍內(nèi)工作。這就是模擬的力量。這也是RedHawk-SC lectrothermal 允許您做到的。您可以識(shí)別問(wèn)題，然后決定如何解決這些問(wèn)題或如何預(yù)防它們。例如，您必須考慮的權(quán)衡之一是硅中介層。它比標(biāo)準(zhǔn)芯片大得多，我們說(shuō)的是三英寸乘三英寸左右。這個(gè)中介層，如果您把它弄厚些，那么它就不會(huì)翹曲那么多。它會(huì)更硬，不會(huì)變形那么多，這很好，但這也意味著會(huì)導(dǎo)致更高的熱應(yīng)力。差分膨脹就會(huì)產(chǎn)生，但它不能彎曲，所以應(yīng)力會(huì)非常高，但不會(huì)變形那么多。但是，如果使中介層薄很多，它就會(huì)變形得更厲害，但應(yīng)力會(huì)更低。就像工程中的所有事情一樣，這是一種權(quán)衡。

此外，硅中介層上還有鉆孔，用以實(shí)現(xiàn)從一側(cè)到另一側(cè)的連接。這些孔稱為硅通孔（TSV），通常是銅柱。它們很小，但相對(duì)于芯片尺寸來(lái)說(shuō)，它們實(shí)際上相當(dāng)大。盡管它們是用于連接信號(hào)線的電導(dǎo)體，但它們也可以很好地通過(guò)硅將熱量散發(fā)出去。您可以通過(guò)不同的方式布置這些TSV，不僅針對(duì)電氣功能，還可以針對(duì)熱功能。這是另一種方法，您可以平衡熱量以減少差分膨脹的量，從而減

少應(yīng)力。獲得最佳的TSV分布是優(yōu)化設(shè)計(jì)的另一種方法。有很多角度可以看設(shè)計(jì)是否可以改進(jìn)。

PA：正如您所描述的，主要的挑戰(zhàn)是擴(kuò)大計(jì)算要求高的應(yīng)力模擬規(guī)模，但關(guān)鍵是同時(shí)要保持預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。這個(gè)挑戰(zhàn)有多大？

MS：這些熱模擬可以非常精確，并且依賴于網(wǎng)格劃分。將設(shè)計(jì)分解為有限元網(wǎng)格，這意味著將整個(gè)圖案分解為數(shù)百萬(wàn)個(gè)微小的三角形，這些小三角形對(duì)設(shè)計(jì)幾何形狀進(jìn)行建模，并且可以作為一個(gè)小的局部問(wèn)題進(jìn)行分析。精細(xì)網(wǎng)格提供高精度，但需要很長(zhǎng)時(shí)間才能求解。我們談?wù)摰氖菙?shù)百個(gè)CPU上的數(shù)天到數(shù)周的計(jì)算，因此這可能會(huì)變得異常昂貴。

有兩種方法可以滿足這些模擬的巨大計(jì)算需求。一個(gè)是改進(jìn)算法，這是Ansys的工作。我們有像自適應(yīng)網(wǎng)格這樣的東西，你可以檢查網(wǎng)格是否真的需要在任何地方都那么精細(xì)。有些地方有很多熱梯度，是的，我必須用精細(xì)的網(wǎng)格來(lái)建模來(lái)捕捉這些曲線。但是很多芯片，較冷的部分，它們的溫度相當(dāng)均勻。我不需要精細(xì)的網(wǎng)格來(lái)建模。我可以做一個(gè)更快、更粗糙的網(wǎng)格，并且仍然得到準(zhǔn)確的結(jié)果。因此，有了自適應(yīng)網(wǎng)格劃分，在需要的地方它可以很精細(xì)，在不需要的地方它可以更粗糙，這確實(shí)降低了計(jì)算時(shí)間。這是算法的方面。

但另一方面，無(wú)論你做什么，這仍然是一個(gè)很大的棘手問(wèn)題。因此，這就是我們引入微軟和云提供商的原因，和他們說(shuō)，我們需要定期為大型3D-IC預(yù)留出大量的計(jì)算時(shí)間。通常，這些系統(tǒng)在云端進(jìn)行模擬和分析。可以是混合的本地云或外部云，也可以是完全在商業(yè)云上。但我們與微軟等云供應(yīng)商合作，確保Ansys產(chǎn)品在云上輕松運(yùn)行，這些算法得到有效分布，同時(shí)也具有彈性等功能。如果其中一個(gè)CPU 出現(xiàn)故障怎么辦？整個(gè)作業(yè)能否從一次故障中恢復(fù)，而不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)CPU 出現(xiàn)故障而損失兩天的模擬時(shí)間？另外，我們可以使用云現(xiàn)貨市場(chǎng)嗎？這比使用按需資源便宜得多。

要確保這一切在云中正常工作，有很多問(wèn)題需要處理。這也是微軟參與我們與臺(tái)積電特別合作的原因。微軟也生產(chǎn)自己的芯片，所以這是一種相互的關(guān)系。我們作為客戶與他們合作，我們作為云供應(yīng)商與他們合作。這一切都是協(xié)同工作的。所以是的，他們確保這些計(jì)算要求非常高的工作可以在八小時(shí)左右完成——如果你把幾百或幾千個(gè)CPU放在上面的話。我們?cè)诙噙_(dá)4000個(gè)CPU上為一個(gè)客戶運(yùn)行了RedHawk-SC，以獲得詳細(xì)、完整的系統(tǒng)模擬結(jié)果。

△Ansys RedHawk-SC Electrothermal?對(duì)封裝基板上的芯片的3D熱分析結(jié)果，具有逐個(gè)引腳的熱分辨率。

PA：3D芯片作為一個(gè)相對(duì)較新的概念，需要一種新的制造工藝。因此，臺(tái)積電需要了解您在3D 芯片設(shè)計(jì)和后續(xù)性能方面列出的大部分內(nèi)容嗎？

MS：是的，臺(tái)積電專注于芯片制造，多芯片組裝過(guò)去不是他們需要太多關(guān)注的事情，特別是因?yàn)樗麄儾皇窍到y(tǒng)設(shè)計(jì)人員，也不做電路板組裝。他們只是關(guān)注單片的芯片。機(jī)械過(guò)去不是真正的問(wèn)題。然而，現(xiàn)在他們已經(jīng)開(kāi)發(fā)了3D 架構(gòu)和技術(shù)。臺(tái)積電的聲譽(yù)在于不僅確保他們的制造是精確的制造，而且為客戶提供能夠設(shè)計(jì)這些東西的流程。因此，他們關(guān)心的不僅僅是制造，而且還包括這是否是客戶可以利用的流程嗎？從這個(gè)意義上說(shuō)，他們非常積極主動(dòng)。他們致力于為客戶開(kāi)發(fā)這些參考流程，以便客戶知道使用什么工具，以及如何使用它們來(lái)獲得臺(tái)積電已針對(duì)硅和實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證的良好結(jié)果。因此，對(duì)于臺(tái)積電來(lái)說(shuō)，機(jī)械模擬是一件令人關(guān)注的新事物。大多數(shù)客戶設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)仍然沒(méi)有解決機(jī)械變形問(wèn)題。只有最前沿的技術(shù)才能解決這個(gè)問(wèn)題。

如果你看看今天誰(shuí)采用了3D-IC，就會(huì)發(fā)現(xiàn)實(shí)際上是那些大型HPC提供商，是半導(dǎo)體設(shè)計(jì)界的高端供應(yīng)商。Nvidia、AMD、Intel、IBM、ST，這些公司都有對(duì)體積和密度的系統(tǒng)要求，從而會(huì)去做全3D 封裝。但是這種形式也已經(jīng)開(kāi)始更多地滲透到主流產(chǎn)品中了。由于構(gòu)建3D-IC有很多選擇，代工廠已經(jīng)站出來(lái)說(shuō)，好吧，我們將提出一些您可以使用的架構(gòu)，這些架構(gòu)由我們的制造部門提供支持，并且我們已經(jīng)驗(yàn)證了這些架構(gòu)可以可靠地工作。這是一件新事物。通常情況下，代工廠對(duì)于封裝都是敬而遠(yuǎn)之。它是由不同的行業(yè)來(lái)完成的，這個(gè)行業(yè)稱為OSAT（外包系統(tǒng)組裝和測(cè)試，outsourced system assembly and test）。代工廠專注于制造芯片，然后拿出去進(jìn)行封裝。

對(duì)于3D，目前還弄不清楚芯片的終點(diǎn)和封裝的起點(diǎn)，所以代工廠已經(jīng)站出來(lái)說(shuō)，好吧，我們已經(jīng)提出了這些架構(gòu)，你可以去他們的網(wǎng)站上找到這些。有多個(gè)體系架構(gòu)具有用于驗(yàn)證它們的參考流程。因此，這就把代工廠拉進(jìn)了類似于機(jī)械模擬這樣的領(lǐng)域，因?yàn)檫@是他們的客戶必須要做的，而且是他們的架構(gòu)內(nèi)的，采用的是他們的制造工藝。他們覺(jué)得有責(zé)任驗(yàn)證這一切是否有效。

PA：從你所描述的情況來(lái)看，你向他們提供的產(chǎn)品的重要性已經(jīng)上升了幾個(gè)檔次，因?yàn)樗麄儸F(xiàn)在正在支撐這些架構(gòu)，而不是像他們以前那樣可能將一些問(wèn)題轉(zhuǎn)移到不同的方向吧？

MS：是的，確實(shí)如此。3D-IC 是一個(gè)新興市場(chǎng)，而且仍在不斷變化。就像我說(shuō)的，有很多很多的架構(gòu)，表明對(duì)于哪種方式是最好的方法，還沒(méi)有達(dá)成共識(shí)。仍然有很多技術(shù)正在嘗試中。當(dāng)你看一個(gè)3D 芯片時(shí)，你可以從兩個(gè)角度來(lái)看待它。你可以說(shuō)這只是一個(gè)PCB，但有點(diǎn)像一個(gè)非常高密度的PCB。或者你可以從另一個(gè)角度看它，然后說(shuō)不，它就像一個(gè)芯片，但只是更大、更擴(kuò)展。而客戶從兩個(gè)方面都可以接近它。

有些具有更多的PCB背景，有些具有更多的芯片背景。是小PCB還是大芯片？它位于中間的某個(gè)地方，它把所有這些問(wèn)題都?xì)w為成一個(gè)蠟球，這就是問(wèn)題的癥結(jié)所在。我所看到的是，雖然這兩種方法都仍然被客戶所使用，但代工廠已經(jīng)加大了努力，我認(rèn)為這正成為一個(gè)更面向硅的問(wèn)題，我認(rèn)為未來(lái)的3D設(shè)計(jì)將更像一個(gè)巨大的芯片。

這兩種觀點(diǎn)都有些問(wèn)題：如果從芯片方面看，這些中介層及芯片之間的連接非常像PCB。他們有河流布線，有不是曼哈頓的再分布層。硅通孔非常大。芯片工具對(duì)所有這些PCB可變性都不會(huì)太合適。相反PCB工具則可以很好地處理所有這些。

問(wèn)題是PCB工具無(wú)法處理這些系統(tǒng)的尺寸和容量。PCB工具習(xí)慣于運(yùn)行幾千個(gè)信號(hào)，但在中介層上，您可以擁有數(shù)百萬(wàn)個(gè)信號(hào)，而PCB工具則對(duì)處理這數(shù)百萬(wàn)個(gè)信號(hào)無(wú)能為力。因此，雙方都有一些問(wèn)題，必須提高自己的水平，從而在市場(chǎng)上出現(xiàn)了新的工具來(lái)處理這個(gè)問(wèn)題。例如，Synopsys 有一款名為3DIC Compiler ?的產(chǎn)品，該產(chǎn)品源自他們的芯片工具，但專門用于3D-IC。

PA：就你們與臺(tái)積電的合作而言，我相信你們的解決方案已經(jīng)得到驗(yàn)證吧？

MS：臺(tái)積電確實(shí)為他們的客戶提供了參考流程。所以說(shuō)，這是一個(gè)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的流程，我們已經(jīng)能夠跑通了，我們知道這是有效的。但他們也有自己的幕后操作，他們?cè)O(shè)計(jì)自己的IP和一些芯片。這種特殊的合作更多地源于臺(tái)積電自身的內(nèi)部需求。更多的是他們自己的制作人員說(shuō)，“嘿，我們認(rèn)為這是一個(gè)問(wèn)題”。他們與我們合作開(kāi)發(fā)了這個(gè)流程，并發(fā)布了一份關(guān)于這一切如何運(yùn)作的應(yīng)用說(shuō)明。這些可以在臺(tái)積電設(shè)計(jì)門戶網(wǎng)站上獲得，供所有臺(tái)積電客戶訪問(wèn)。因此，它在很大程度上是一個(gè)實(shí)用的用戶視角，而不僅僅是代工廠的參考流程。

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審核編輯 黃宇