“Ansys 2025 全球仿真大會”仿真應用大賽優秀作品展示

本屆仿真應用大賽最終評選出 30 篇 TOP 優秀作品，分別榮獲一、二、三等獎及行業最佳實踐獎。近 200 位來自汽車、半導體、高科技、能源等行業的仿真精英參賽，他們以前沿思維與創新實踐，充分展現了仿真技術的無限潛能。我們將陸續為大家分享獲獎佳作，帶您一同領略仿真賦能創新的非凡力量，希望用戶能從中汲取靈感、啟迪思路。

作品名稱：2.5D/3D設計中的芯片電源網絡分析方案

作者： 丁萍 | 深圳市中興微電子技術有限公司 工程師

關鍵詞：2.5DIC, silicon bridge, power integrity

作者說

RedHawk-SC 和 RedHawk-SC Electrothermal 的聯合使用，具備在項目早期快速迭代的功能，提高迭代效率。早期采用RedHawk-SC進行基于die 的floorplan電源規劃 + 封裝互聯的分析，可以看到早期的電源策略問題，提前發現供電問題，從而實現修復/更改，從而以最少的設計努力減少供電風險。

BQM: current assignment inside SoC dies

Interposer PDN early check

帶有多晶硅橋梁的2.5DIC設計，在AI、圖形處理等各個領域具有良好的應用前景，但其開發和應用也面臨一系列挑戰，電源完整性是其中的關鍵挑戰之一。我們使用EDA工具對PDN進行早期分析，以確定硅橋上的DTC配置策略是否合適、多層電源和接地層是否有效以及PDN網絡是否存在風險，從而提前預測設計中的潛在問題并提前調整設計。在設計的中間階段和signoff階段，可以對整個IC系統進行電源完整性分析，以確保PDN設計滿足目標阻抗要求。

挑戰/需求

超大規模2.5DIC設計采用在interposer 中內置多晶硅橋梁，在AI、圖形處理等各個領域具有良好的應用前景，但其開發和應用也面臨一系列挑戰，電源完整性是其中的關鍵挑戰之一，包括：

• 高密度互聯：將多個SoC/芯片模塊和存儲器集成在緊湊的空間中會導致高瞬態電流波動，對電源網絡（PDN）提出了極高的要求
• 噪聲抑制：由于高頻工作需要特別注意控制電源噪聲，特別是交流噪聲和同步開關噪聲
• 動態負載響應：快速變化的工作負載需要PDN快速響應并維持電壓穩定

因此，我們需要考慮多個因素，并采取一系列措施來確保穩定的電源和最小化噪聲。硅橋不僅有助于實現高密度互連，而且在電源完整性方面也具有顯著優勢。

使用工具

RedHawk-SC Electrothermal, RedHawk-SC

最終成果

通過在硅橋上靠近負載點放置更多DTC電容，有助于快速響應瞬態電流變化。硅橋可以縮短PDN傳輸路徑，還允許使用多個電源接地層，并將電源和接地層直接擴展到每個功能模塊附近，降低壓降以增強電源穩定性

與傳統的PDN僅在signoff階段的魯棒性驗證不同，我們使用大數據分析EDA工具對PDN進行早期分析，以確定硅橋上的DTC配置策略是否合適、多層電源和接地層是否有效以及PDN網絡是否存在風險，從而提前預測設計中的潛在問題并提前調整設計。在設計的中間階段和signoff階段，我們可以對整個大的2.5DIC系統進行電源完整性分析，以確保PDN設計滿足目標阻抗要求。

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