По мере дальнейшего развития полупроводниковой отрасли все большее внимание уделяется переходу к трехмерному размещению компонентов в корпусе кристалла.
Интерес к этой технологии настолько велик, что зал, в котором состоялась дискуссия на тему «3D-кристалл – сейчас или после?», состоявшаяся 16-го июня в рамках конференции DAC (Design Automation Conference), был забит до отказа. Собравшиеся на это обсуждение были единодушны в том мнении, что 3D-революция неизбежна.
Участник дискуссии ЛС Лу (LC Lu) из TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Co) рассказал, что его компания занимается разработкой технологии TSV (Through-Silicon-Via – сквозные кремниевые межсоединения), с помощью которой обеспечиваются межсоединения в многоярусном кристалле. При этом основное внимание уделяется вопросам проектирования, корпусирования и тестирования кристалла, а не только технологии изготовления.
На пути создания 3D-технологии имеются определенные препятствия. Участник дискуссии Мюнг-Соо Янг (Myung-Soo Jang), компания Samsung, высказал предположение, что совместное применение точных инструментов проектирования и анализа в непрерывном технологическом процессе позволит ускорить реализацию 3D-проектов. Новые методы проектирования помогут решить проблемы, связанные с сортировкой кристаллов, отклонениями в техпроцессе, с тепловыми и механическими стрессами.
Производителям удается достичь определенных успехов в области средств проектирования. Компании Atrenta, AutoESL, Qualcomm и IMEC продемонстрировали на DAC рабочую модель верхнеуровневой системы проектирования 3D-кристаллов. Технологический процесс, который был показан этими компаниями, включает 3D-синтез выского уровня, раннее разделение, разработку общей топологии кристалла и многодоменный анализ. По мнению Атула Шарана (Atul Sharan), президента и исполнительного директора AutoESL, для решения сложных проблем проектирования кристалла с 3D-компоновкой требуется метод высокоуровневого синтеза.
Рави Варадараджан (Ravi Varadarajan), сотрудник компании Atrenta, сказал, что раннее разделение, разработка общей топологии кристалла и анализ позволяют получить значительные преимущества в предсказуемости проектирования на СнК с расширенными возможностями. С появлением мультитехнологии 3D-проектирования эти этапы становятся абсолютно неизбежными, поскольку нельзя реализовать 3D-кристалл, не зная наверняка, что он правильно разделен.
Во время дискуссии состоялась демонстрация применения т.н. технологии PathFinding, разработкой которой компания Qualcomm занимается уже несколько лет. По мнению Рико Радойчича (Riko Radojcic), главного инженера этой компании, последствия перехода с нормы 90 на 65 нм, например, относительно легко прогнозируются: появляются более компактные быстродействующие устройства, в большей степени, чем прежде, подверженные токам утечки. Эта информация позволяет оптимизировать создание кристалла.
Однако при проектировании 3D-компонентов эти прогнозы уже недействительны и бесполезны – требуется знать особенности архитектуры кристалла, а также располагать средствами оценки проекта на его ранних этапах. В этом Радойчичу помогает технология PathFinding. Сотрудничество с компаниями Atrenta, AutoESL и IMEC позволяет создать коммерческий набор инструментов для реализации функций на основе этой технологии.
Пол Марчал (Pol Marchal), ст. научный сотрудник, возглавляющий программу по проектированию 3D-СнК, IMEC, заявил, что усилия его компании в т.ч. направлены на исследование технологии TSV, снижение толщины пластины и обработку ее задней стороны, корпусирование плат в 3D-кристалле, моделирование стоимости и измерение параметров 3D-системы. По мнению Марчала, понимание технических требований к системе позволяет инженеру управлять проектом и принимать правильные решения. Технология PathFinding способствует поэтапной оптимизации посадочной площади кристалла, расчету времени, тепловых характеристик и других функций.
В качестве примера Марчал привел мобильное бытовое устройство со следующими параметрами: платы расположены в 3–4 яруса; толщина корпуса менее 0,6 мм; более 1000 TSV-межсоединений на ярус; рабочая частота – 400 Мгц; скорость передачи данных – 12,8 Гбайт/с при потреблении менее 2,5 пкДж/бит. Анализ с помощью PathFinding доказал возможность создания такого устройства.
Несмотря на появление 3D-средств проектирования, на пути широкого распространения 3D-методов имеется ряд трудностей. По мнению Джо Адама (Joe Adam), агентство JMA Consulting, компании, сделавшие значительные вложения в 2D-технологии, не станут сторонниками новой технологии. Однако их сопротивление в итоге окажется бесполезным. Из уст Марчала на этот счет прозвучало следующее заявление участникам дискуссии на конференции DAC: «Либо вы принимаете инновации сегодня, либо завтра остаетесь не у дел».
Источник: edn.com