2.5D芯片
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-11-25
2.5D芯片的實(shí)例教程
并且2.5D/3D芯片目前的主要應(yīng)用場(chǎng)景包括人工智能/網(wǎng)絡(luò)通信等，其典型功耗可能高達(dá)300W，所以在實(shí)際工作過(guò)程中，功耗及散熱問(wèn)題，以及熱應(yīng)力形變等問(wèn)題非常突出，設(shè)計(jì)面臨的挑戰(zhàn)包括，如何有效的優(yōu)化芯片功耗，保證信號(hào)通道的傳輸速率，保證系統(tǒng)散熱能力，確保熱/結(jié)構(gòu)可靠性能力，如何通過(guò)仿真手段在初期對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行篩選和優(yōu)化，尤其是針對(duì)2.5D/3D芯片封裝的仿真方法和流程，也是目前業(yè)界的研究熱點(diǎn)，內(nèi)容包括Interposer/TSV等結(jié)構(gòu)的性能優(yōu)化，芯片與封裝的聯(lián)合仿真，電熱耦合仿真等。本文主要介紹了 2.5D/3D芯片封裝的發(fā)展趨勢(shì)及其對(duì)傳統(tǒng)仿真方法流程的挑戰(zhàn)，并通過(guò)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)討論了針對(duì)的2.5D/3D芯片的芯片-封裝-系統(tǒng)協(xié)同多物理場(chǎng)仿真方法。
2
2.5D/3D芯片仿真設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)
2.1
2.5D/3D芯片先進(jìn)封裝發(fā)展趨勢(shì)
半導(dǎo)體行業(yè)最著名的一條經(jīng)驗(yàn)當(dāng)屬摩爾定律了，即集成電路上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔18個(gè)月便增加一倍。摩爾定律在過(guò)去的50年成為半導(dǎo)體行業(yè)一直遵循的準(zhǔn)則，準(zhǔn)確預(yù)言了整個(gè)行業(yè)的技術(shù)發(fā)展。
展開(kāi) Ansys 行業(yè)應(yīng)用方案連載（5） | 2.5D/3D 芯片封裝
隨著半導(dǎo)體工藝的不斷縮小，物理極限制約著工藝的進(jìn)一步發(fā)展。2.5D/3D IC先進(jìn)封裝技術(shù)通過(guò)堆疊2D芯片，并在3D方向進(jìn)行連接，有望進(jìn)一步提升芯片集成密度，并且顯著減小互聯(lián)延時(shí)和互聯(lián)密度，挖掘系統(tǒng)的性能潛力，系統(tǒng)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(shù)的集成電路進(jìn)一步集成，如存儲(chǔ)器和邏輯電路、射頻（RF）和混合信號(hào)組件、光電子器件等，為實(shí)現(xiàn)小而強(qiáng)大的系統(tǒng)提供了新方向。
2.5D/3D IC封裝提供更高集成度的同時(shí)，也引入了非常多的挑戰(zhàn)。布線(xiàn)尺寸的減小增加了互連線(xiàn)之間的干擾，芯片間距的縮小增加了相互干擾，發(fā)熱將會(huì)成為約束系統(tǒng)的關(guān)鍵問(wèn)題，必須對(duì)熱進(jìn)行合理的規(guī)劃和管理，多芯片的堆疊也增加了應(yīng)力開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)。Ansys CPS Platform提供了從芯片，封裝，PCB，系統(tǒng)級(jí)的多物理層耦合的仿真平臺(tái)，覆蓋電磁，電熱，應(yīng)力多個(gè)學(xué)科。Ansys成熟的解決方案，成熟的工具配套，廣泛的用戶(hù)群體，為2.5D/3D IC的產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)有力的支撐。
展開(kāi) 2.5D/3D IC先進(jìn)封裝技術(shù)通過(guò)堆疊2D芯片，并在3D方向進(jìn)行連接，有望進(jìn)一步提升芯片集成密度，并且顯著減小互聯(lián)延時(shí)和互聯(lián)密度，挖掘系統(tǒng)的性能潛力，系統(tǒng)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(shù)的集成電路進(jìn)一步集成，如存儲(chǔ)器和邏輯電路、射頻（RF）和混合信號(hào)組件、光電子器件等，為實(shí)現(xiàn)小而強(qiáng)大的系統(tǒng)提供了新方向。
2.5D/3D IC封裝提供更高集成度的同時(shí)，也引入了非常多的挑戰(zhàn)。布線(xiàn)尺寸的減小增加了互連線(xiàn)之間的干擾，芯片間距的縮小增加了相互干擾，發(fā)熱將會(huì)成為約束系統(tǒng)的關(guān)鍵問(wèn)題，必須對(duì)熱進(jìn)行合理的規(guī)劃和管理，多芯片的堆疊也增加了應(yīng)力開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)。Ansys CPS Platform提供了從芯片，封裝，PCB，系統(tǒng)級(jí)的多物理層耦合的仿真平臺(tái)，覆蓋電磁，電熱，應(yīng)力多個(gè)學(xué)科。Ansys成熟的解決方案，成熟的工具配套，廣泛的用戶(hù)群體，為2.5D/3D IC的產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)有力的支撐。
Chip-on-Wafer-on-Substrate (CoWoS) 工藝（圖片來(lái)源：wikichip）
Ansys解決方案
一、Interposer參數(shù)提取和設(shè)計(jì)優(yōu)化
Interposer作為2.5D/3D IC互聯(lián)的載體，精確的互聯(lián)參數(shù)提取是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，HFSS/SIwave可以提供多種求解器。
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</figure><p class="ql-align-center"><strong>作品名稱(chēng)：2.5D/3D設(shè)計(jì)中的芯片電源網(wǎng)絡(luò)分析方案</strong></p><p class="ql-align-center"><strong>作者： 丁萍 | 深圳市中興微電子技術(shù)有限公司 工程師</strong></p><p class="ql-align-center"><strong><em>關(guān)鍵詞：</em></strong><em>2.5DIC, silicon bridge, power integrity</em></p><p><strong>作者說(shuō)</strong></p><p>RedHawk-SC 和 RedHawk-SC Electrothermal 的聯(lián)合使用，具備在項(xiàng)目早期快速迭代的功能，提高迭代效率。早期采用RedHawk-SC進(jìn)行基于die 的floorplan電源規(guī)劃 + 封裝互聯(lián)的分析，可以看到早期的電源策略問(wèn)題，提前發(fā)現(xiàn)供電問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)修復(fù)/更改，從而以最少的設(shè)計(jì)努力減少供電風(fēng)險(xiǎn)。
展開(kāi) 芯片半導(dǎo)體分會(huì)場(chǎng)：實(shí)現(xiàn)從芯片到系統(tǒng)成功
近年，從移動(dòng)、5G、汽車(chē)、AI/ML計(jì)算架構(gòu)、云端技術(shù)到航空航天行業(yè)，從芯片到系統(tǒng)設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，一切都在歷經(jīng)日新月異的變化，并推動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的復(fù)興。最新芯片工藝技術(shù)推動(dòng)了摩爾定律和超越摩爾定律的發(fā)展，尤其是研發(fā)成本高昂的亞10納米級(jí)技術(shù)和2.5D/3D IC堆棧，它們正在推動(dòng)向多物理仿真簽核時(shí)代的快速轉(zhuǎn)型。
本次Ansys Innovation大會(huì)18大分會(huì)場(chǎng)專(zhuān)題中也將涵蓋11場(chǎng)來(lái)自芯片半導(dǎo)體分會(huì)場(chǎng)的主題內(nèi)容，針對(duì)上述發(fā)展趨勢(shì)，本次Ansys用戶(hù)大會(huì)半導(dǎo)體技術(shù)專(zhuān)場(chǎng)準(zhǔn)備了十幾場(chǎng)專(zhuān)題討論，邀請(qǐng)了行業(yè)專(zhuān)家和客戶(hù)針對(duì)先進(jìn)半導(dǎo)體工藝，2.5D/3D IC 功耗、電源噪聲、信號(hào)完整性、電磁以及可靠性等多物理仿真問(wèn)題進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)分享和探討，相關(guān)資料也可在主題中查看并下載。
誠(chéng)邀大家聆聽(tīng)主題專(zhuān)家、客戶(hù)的精彩分享，了解即將來(lái)臨的挑戰(zhàn)以及Ansys半導(dǎo)體多物理仿真方案如何幫助您實(shí)現(xiàn)芯片到系統(tǒng)的成功。歡迎報(bào)名！
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2.5D芯片的最新內(nèi)容
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2.5DIC 硅中介電源是 2.5D 集成芯片（2.5DIC）技術(shù)中，通過(guò)硅中介層為堆疊或并排集成的各種芯片提供電源分配、傳輸和管理的系統(tǒng)。
常見(jiàn)的2.5D 封裝技術(shù)在硅中介層有 TSV 集成，芯片通常通過(guò)MicroBump（微凸塊）和中介層相連接，作為中介層的硅基板采用 Bump 和基板相連，硅基板表面通過(guò) RDL 布線(xiàn)，TSV 作為硅基板上下表面電氣連接的通道， 這種 2.5D 集成適合芯片規(guī)模比較大，引腳密度高的情況，芯片一般以 FlipChip 形式安裝在硅基板上。
在 CPU 中，這些鏈接大多是所謂的 2.5D，其中小芯片彼此并排設(shè)置，并使用短而密集的互連連接。由于大多數(shù)主要制造商已就 2.5D 小芯片到小芯片通信標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成一致，這種集成的勢(shì)頭可能只會(huì)增長(zhǎng)。
但是，要像在同一個(gè)芯片上一樣將真正大量的數(shù)據(jù)傳輸出去，您需要更短、更密集的連接，而這只能通過(guò)將一個(gè)芯片堆疊在另一個(gè)芯片上來(lái)實(shí)現(xiàn)。
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2.5D
▲中國(guó)首臺(tái)2.5D/3D先進(jìn)封裝光刻機(jī)發(fā)運(yùn)儀式（圖片來(lái)源：張江高科官微）
據(jù)悉，此次發(fā)運(yùn)的產(chǎn)品是新一代的先進(jìn)封裝光刻機(jī)，主要應(yīng)用于高端數(shù)據(jù)中心高性能計(jì)算（HPC）和高端AI芯片等高密度異構(gòu)集成領(lǐng)域，可滿(mǎn)足2.5D/3D超大芯片尺寸的先封裝應(yīng)用需求，代表了行業(yè)同類(lèi)產(chǎn)品的最高水平。
目前，先進(jìn)封裝光刻機(jī)是上海微電子的主打產(chǎn)品，全球市場(chǎng)占有率連續(xù)多年排名第一。
主要亮點(diǎn)
Ansys多物理場(chǎng)簽核技術(shù)對(duì)于經(jīng)典摩爾定律普及以及臺(tái)積電突破性的2.5D
為應(yīng)對(duì)這種壓力，3D和2.5D多裸片芯片裝配體（通常被稱(chēng)為3D-IC）應(yīng)運(yùn)而生。3D-IC的關(guān)鍵技術(shù)突破在于，它可以利用高速、低功耗互連技術(shù)將系統(tǒng)擴(kuò)展到多個(gè)緊密組裝在一起且互連的較小型芯片上。3D-IC無(wú)需在單個(gè)SoC上集成整個(gè)系統(tǒng)，而是將其分布到多個(gè)芯片上。
這份選購(gòu)指南請(qǐng)查收
Ansys多物理場(chǎng)解決方案榮獲三星3nm和4nm工藝技術(shù)認(rèn)證
2.5D/3D芯片-封裝-系統(tǒng)協(xié)同仿真技術(shù)研究
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