3D-IC模糊芯片与系统间的界线 专家呼吁业者须调整开发资源

具有更低功耗、更高整合密度，和更快数据传输速率的新兴3D-IC，有助于5G和6G网络、工业物联网(IIoT)、产品自主性、车辆电气化，以及其他许多新兴科技发展趋势的实现。某种程度上3D-IC可说是代表了全球半导体产业发展的未来。

然而SemiWiki创办者Daniel Nenni指出，3D-IC也模糊长期以来在芯片设计、封装设计，和电路板设计上的分际，和模糊在芯片与系统间的界线，半导体业者必须要做好重整人力资源团队，和采用专为满足3D-IC所需要的并行与系统级设计而发展出来新技术，才能在未来市场竞争中不被淘汰。

Nenni表示，3D-IC不但正在改变市场生态，也在悄悄地改变全球半导体产业基础产品开发流程。3D-IC设计跨越多种晶粒，并且透过封装成为更大系统中的一个组成部分。这意味着，芯片和封装设计人员必须同时且共同地最佳化其解决方案。而将小芯片(chiplet)垂直堆叠在其他小芯片之上，并透过直接与微凸块触点接触连接的方式，进一步模糊封装和芯片间的界限。此外，要在大型3D-IC基板中进行互连布线，也需要新的跨功能与并行设计方法。

在新的3D-IC设计典范中，跨传统职责和学科的专家需要形成紧密结合的团队一起工作，同时最佳化电路板、封装和芯片设计。这意味着，以往基于不同学科的各自分立职责和系列式设计过程，需要被具一致性、并行性设计和团队合作取代。

这不但意味着，诸如哪些工作要由哪一团队负责、哪一团队必须担负设计最终成功的负责、哪个团队的优先事项更为重要，以及各团队要如何进行协同作业等新问题会突然浮现，也意味着，需要在传统产品设计团队中添加全新的能力和角色。更具有挑战性的是，不少现有半导体业者可能甚至不具有这样一种能力和角色。

此外，现今芯片产品开发团队不仅需要在系统层级上最佳化设计，还需要对先前从来不需要进行分析的物理现象投入大幅关注。以3D-IC设计中的主要限制因素功耗为例，要对功耗进行最佳化就不可避免的需要同时采取纯正多物理(multiphysics)分析取向，如在布局规划时要考虑到包括封装应力和翘曲等的机械分析(mechanical analysis)问题，以及采取跨功能分析(crossfunctional analysis)来消除基板中的组件彼此间所形成的低频电源振荡问题等。

然而，传统上仅能以系列方式对不同功能进行模拟的单物理模拟工具，根本无法应对3D-IC设计挑战，因此需要采用专为满足3D-IC设计需求而构建的新技术工具。

目前如工程模拟软件和技术开发业者Ansys就已开发出，能够让产品开发团队在共享多物理场设计生态系中轻松进行跨职能共同工作的新平台。预期该平台将会有助于半导体业者来应对3D-IC设计挑战。

责任编辑：张兴民