隨著半導體工藝的不斷縮小，物理極限制約著工藝的進一步發展。2.5D/3D IC先進封裝技術通過堆疊2D芯片，并在3D方向進行連接，有望進一步提升芯片集成密度，并且顯著減小互聯延時和互聯密度，挖掘系統的性能潛力，系統的功耗也得以降低。2.5D/3D IC封裝提供了比以往都要靈活的方法，把不同技術的集成電路進一步集成，如存儲器和邏輯電路、射頻（RF）和混合信號組件、光電子器件等，為實現小而強大的系統提供了新方向。

2.5D/3D IC封裝提供更高集成度的同時，也引入了非常多的挑戰。布線尺寸的減小增加了互連線之間的干擾，芯片間距的縮小增加了相互干擾，發熱將會成為約束系統的關鍵問題，必須對熱進行合理的規劃和管理，多芯片的堆疊也增加了應力開裂的風險。Ansys CPS Platform提供了從芯片，封裝，PCB，系統級的多物理層耦合的仿真平臺，覆蓋電磁，電熱，應力多個學科。Ansys成熟的解決方案，成熟的工具配套，廣泛的用戶群體，為2.5D/3D IC的產品設計提供了強有力的支撐。

Chip-on-Wafer-on-Substrate (CoWoS) 工藝（圖片來源：wikichip）

Interposer作為2.5D/3D IC互聯的載體，精確的互聯參數提取是非常重要的一個環節，HFSS/SIwave可以提供多種求解器。

• HBM IO的參數提取和優化

• 高速SERDES的參數提取和優化

• RF隔離度

• On-Chip電感，電容求解

• CPA快速參數抽取

Interposer參數提取和設計優化流程

Interposer GDS導入向導

HFSS/SIwave可以對Interposer, Package, PCB等組成的系統進行DCIR, PDN, Noise等指標進行分析，結合Ansys Redhawk輸出的高精度CPM電源模型，實現高精度的CPS分析。

• Interposer/Package壓降和載流密度分析

• CPS PDN參數提取和優化分析

• CPS 電源Noise分析

Interposer/Package壓降分析案例

CPS PDN參數提取和優化分析

HFSS/SIwave進行高速接口分析，結合CSM、CPM模型，對接口的SSN噪聲、信號質量、眼圖、抖動指標進行分析。

• HBM SSN分析

• 高速SERDES分析

• 其它IO分析

HBM SI分析

電熱是2.5D/3D IC設計的重點，Icepak結合Ansys CTM模型，可以實現高精度的熱可靠性分析

• 銅箔/焊球載流能力分析

• 2.5D/3D IC熱分布熱點分析

• 2.5D/3D IC高精度CPS電熱耦合分析

• EM電遷移分析

Ansys電熱耦合分析解決方案

熱應力會導致芯片局部可靠性問題，甚至開裂的風險，SIwave + Icepak + CTM + Mechanical提供高精度的2.5D/3D IC熱解決方案。

• 2.5D/3D IC熱應力分布

• 裂紋分析

• 翹曲分析

• 焊球疲勞分析

• 跌落沖擊

焊球應力分析應用

Ansys助力2.5D/3D IC先進封裝設計，提供SI/PI/EMC、電熱、應力疲勞等全方位解決方案

Ansys是業界唯一可以提供從系統到芯片的多物理場耦合的解決方案。2.5D/3D IC高性能先進封裝的設計挑戰，要求設計者的觀念從對芯片、封裝和電路板孤立分析的解決方案向更加系統化全面分析的CPS多物理場（Multi-physics）解決方案轉變。隨著設計余量的不斷壓縮，設計者必須有效的去考慮系統和芯片的影響，站在整個CPS (Chip + Package+ System) 的完整鏈條上去考慮封裝參數的設計和優化。

• 2.5D/3D IC通過Interposer實現高密度的互聯，Interposer上的高速布線需要精確的評估和設計，同時要考慮各個模塊之間的干擾影響。

• 熱對電性能的影響將變得更加嚴重，封裝作為載體，需要考慮如果為IC提供散熱通道，同時熱也會影響封裝上電性能的傳輸，電的傳輸也是產生熱的一個源頭，電熱耦合設計不可避免。

• 高功率密度，高溫環節，多顆Die的聚合，多種材料的接觸，不可避免的會產生熱應力問題，甚至造成產品失效，熱和應力的耦合也變得非常重要。

2.5D/3D IC先進封裝設計必須全面考慮芯片，封裝，PCB，系統的影響，同時在電，熱，應力之間找到一個合適的平衡點。Ansys的CPS多物理場耦合平臺，提供了解決上述問題的全部方案，不同層級的設計人員，都可以在這個平臺上找到對應的解決方案，使用Ansys最新的設計工具和方案加速設計的研發，獲取最佳產品性能，縮短研發周期，在市場上保持產品的創新和領先。