IC設計
關注創建者：匿名 創建時間：2021-12-23
IC設計的視頻教程
Ansys RedHawk-SC-Electrothermal 2021 R1新功能介紹
近年來AI/HPC等芯片設計的蓬勃發展，伴隨這些設計除了最先進工藝技術的應用，2.5D/3D IC設計也逐漸成為主流。但采用最先進工藝及設計技術的芯片，往往伴隨著諸多挑戰，其中散熱成為該類型芯片設計亟需考慮的問題。使用Ansys RedHawk-SC-Electrothermal，設計者可以輕松應對3D IC的熱及熱應力分析。本次會議將帶來3D IC熱可靠性分析的最新功能更新及案例分享。
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IC設計的實例教程
例如說，中國大陸的IC設計公司會向臺灣晶圓廠投片、大陸晶圓廠也會委托臺灣封測業者進行IC封裝測試業務；另一方面，臺灣晶片業者為了在地供貨的考量，一些低階的產品也是會向對岸本土廠商投產的。在這種情況下，整個供應鏈環環相扣，雖未達唇齒相依，但關系已越來越密切。
「比一比」的重點只是把兩岸半導體產業攤開來檢視，以達知己知彼的目的。其實，就客觀的數據顯示，兩岸的晶圓代工及封測產業的產值與產能已有逾7成的全球市占率，然而，就IC設計的部分，兩岸IC設計公司的產值還不到美國廠商的一半，這才是比較值得思考的議題。
圖片來源：Pixabay
中國IC設計業者迅速竄起2017年產值已超越臺灣
雖然IC Insights 于2018年3月發布的市場調查數據顯示，臺灣IC設計業的市占于2017年仍穩居全球第二，但毫無疑問的，中國業者在IC設計產業中所扮演的角色已越來越重要；另一方面，工研院IEK及集邦科技（TrendForce）的調研則顯示大陸IC設計業者2017年的產值已超越臺灣業者，顯示臺灣IC設計業雖然在銷售額部分全球排名第二，但產值已退居第三位。
IC Insights于今年3月份發布的McClean報告中指出，自2010年起，中國IC設計業者的市占率不斷攀升，從2010年5%的全球市占率快速攀升至2017年的11% (圖1 )。此外，在2009年的時候，在全球前50大的無晶圓廠IC設計公司中，中國業者只有海思半導體一家上榜，但到了2017年，中國業者已占了10席，包括海思半導體、紫光展銳、中興微電子、華大半導體、南瑞智芯微電子、銳迪科(RDA)、ISSI (矽成)、瑞芯微（Rockchip）、全志（All winner）、及瀾起科技（Montage）。
展開 上述局限性，促使設計人員采用更具革命性的方法：3D-IC設計。與傳統的2D-IC設計相比，這種方法具有多種優勢，包括提高性能、降低功耗和縮小外形尺寸。此外，相較于2D-IC，3D-IC設計技術還可實現異構集成，更高效地利用空間并提高電氣性能。
3D-IC使用硅中介（silicon interposer）和TSV，以便在不同IP之間實現更好的連接。硅中介是一種用于2.5D和3D-IC設計的薄硅晶片，可以在單個封裝中連接多個裸片或芯片。它可作為放置芯片的基板，并使用較小間距垂直TSV和微突進行連接。與傳統的2D-IC相比，這可以實現更好的散熱、更低的功耗、更高的密度和更出色的電氣性能。
3D-IC的設計挑戰
3D-IC設計面臨一些多物理場挑戰，包括傳熱、電遷移、應力和應變以及熱膨脹。這些挑戰是由于3D-IC的復雜性和互聯性而產生的，其中多個芯片相互堆疊，并使用TSV和微突進行連接。
熱膨脹也是3D-IC設計中的一項挑戰。隨著IC溫度的變化，IC中使用的不同材料將以不同的速率膨脹，從而導致應力和翹曲，影響其性能和可靠性。傳熱會使3D-IC設計中的溫度分布進一步復雜化。由于晶體管和其他組件的高密度，3D-IC中的傳熱變得非常困難。大多數熱量都滯留在系統中，導致溫度升高。這種現象被稱為自熱。3D-IC由數十億個組件組成，這些組件通過較長的互連線連接。這些長連接產生的焦耳熱，是導致整體溫度升高的另一個主要因素。在設計3D-IC時，必須對這些熱源進行監控和分析，以確保可靠的性能。
Ansys Redhawk-SC Electrothermal提供了一種黃金標準技術，用于進行使用硅中介的3D-IC設計的熱行為仿真和檢查。您可以輕松地對3D-IC設計（包括硅中介）的幾何結構和材料屬性進行建模，并對設計中的傳熱進行仿真。
展開 受全球宏觀經濟下行影響，半導體行業當前正處于周期下行通道，尤其是后端 IC 領域下半年的壓力逐漸增加。整體半導體市場面臨高庫存、低需求的發展困境。
CINNO Research研究觀察，預計2022年第四季度全球消費電子景氣度將持續下降，明年PC端的衰退影響將加劇。在汽車方面，整體需求保持旺盛，但是其能見度可看到明年第一季度，且新能源汽車的環比增速有所下滑。在智能手機市場方面，2022年上半年中國大陸市場智能機銷量創下2015年以來最差銷量成績，智能機銷量復蘇的遲緩減慢了上游IC設計廠商去庫存的進程。
根據CINNO Research研究數據顯示，2022年第三季度，中國主要IC設計廠商的平均存貨周轉天數進一步增至約216天。同時，由于庫存水位過高疊加需求持續性疲軟，本輪半導體周期下行時間恐長于市場預期，IC設計廠商去庫存進程將蔓延至2023年上半年。
在模擬類IC設計方面，2022年第三季度，中國大陸主要模擬類IC設計廠商的平均存貨周轉天數進一步增至約163天，中國大陸模擬類IC設計廠商庫存水平小于國內平均IC設計公司水平，但是中國大陸模擬類IC設計廠商平均存貨周轉天數增長幅度高于國內平均IC設計公司增長水平，模擬類IC庫存壓力也在逐步加劇。
在消費類IC設計方面，2022年第三季度，中國大陸主要消費類IC設計廠商的平均存貨周轉天數進一步增至約231天，中國大陸消費類IC設計廠商庫存水平高于國內平均IC設計公司庫存水平，但平均存貨周轉天數增長幅度低于國內平均IC設計公司增長水平。
展開 問：
2016年西電集成電路設計與集成系統專業畢業，畢業后到某不知名私企做過Pcb繪制和單片機調試，干了一年半，后來看見別人當律師很高大上考了兩年司法考試沒過，去律所實習后又不想當律師了。后來又考了兩年公務員，筆試都沒過。現在法律不想弄，公務員又考怕了想在體制外找份工作。
現在糾結是學習數字Ic設計還是做之前的Pcb工作還是學習互聯網技術。
現在就Pcb有點基礎其他都是0，現在可以找到PCB的工作，但是互聯網和IC設計工資高點，我是找一份PCb的工作呢，還是學習互聯網技術或者學IC數字后端呢？我現在轉成功幾率多大呢？
答：
很多時候，選擇比能力更重要。
同樣的分數，你和別人選了不同的學校，結果別人985，你211；
同樣的學校，你和別人選了不同的專業，結果別人電子信息，你材料化學；
同樣的專業，你和別人選了不同的去向，結果別人轉行互聯網，你進廠刷瓶子。
這并非是什么難以理解的道理，市場需求和行業發展共同促成了這些應屆生畢業之后所要面對的現實。
而這位同學的經歷很好地說明了這個現實，16年西電的集成電路專業，當初選數字IC后端設計的話，按部就班來說，應該已經是國內頭部IC設計公司的后端設計高級工程師了，年薪保守估計在4OW+。
如果再理想化一點，當年剛好進了某家待上市的公司，入職之后拿到一定原始股，那可能現在就在討論30歲提前退休的安排了。
當然，這更多是發生在互聯網大廠的故事，在IC行業仍是小概率事件。
展開 為了保持市場領先地位，GUC工程師必須以前所未有的速度開發、仿真和優化先進IC，實現首次設計成功以及最佳器件性能。但是，仿真流程仍面臨重大挑戰，尤其是在CoWoS、InFO設計操作和設備網格劃分等復雜領域。
GUC為客戶的高級ASICS應用提供業界領先的DIE-TO-DIE INTERCONNECT解決方案
Ansys HFSS 3D Layout的工作流程通過整合包含ECADXplorer在內的多種創新工具，使GUC工程師能夠加快仿真速度并求解極為復雜的幾何結構。ECADXplorer是一種功能強大的全新GDS編輯平臺，能夠簡化設計操作，加快仿真速度。通過將前沿網格劃分技術與Ansys行業領先的3D HFSS求解器相結合，該工作流程可將仿真設置時間從數小時減少到幾分鐘。這有助于GUC的先進IC設計師以最高精度有效提取其設備的S參數模型，此外，該工作流程還推動了GLink等變革技術的研發。GLink功耗比其他方案低6-10倍，并且占用的芯片面積小了2倍。
GUC首席技術官Igor Elkanovich表示：“高級IC封裝設計非常復雜，因為需要在縮小尺寸的同時不斷提高功能性并降低功耗。我們的AI、HPC和網絡客戶廣泛采用GLink的勢頭，支持了我們構建豐富IP產品組合并深化我們高級封裝設計專業技術的承諾。HFSS 3D Layout可幫助我們工程團隊降低高級IC設計復雜性，集成異構芯片，并提高多芯片性能，以確保客戶更快獲得新的AI、HPC和數據中心網絡產品。”
Ansys高級副總裁Shane Emswiler指出：“通過這個改進的工作流程，Ansys能夠通過大幅簡化設計流程提高了GUC高級IC設計師的效率。
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Ansys Lumerical photonic Verilog-A: 由于該平臺通過SPICE求解器對整個電路進行求解，因此對于希望建模electro-photonic電路且對SPICE求解器比對INTERCONNECT求解器更熟悉的IC設計人員而言，這是一個理想的選擇。該平臺同樣非常適合需要與其他供應商提供的Verilog-A緊湊模型相結合的electro-photonic電路設計。
為了防止溫度過高，可以將Greenchip提供的GHV TR與IC內部的TR并聯，這不僅能夠防止IC過熱和故障，還能幫助設計出比單個IC具有更高輸入功率容量的系統。
其功率可分配至外部MOSFET。為防止溫度過度升高，可將同樣由Greenchip提供的GHV熱阻TR與IC內部熱阻TR并聯連接；此舉既能避免IC過熱及功能故障，也有助于設計出比單個IC具有更高輸入功率容量的系統。
適合人群：IC設計工程師、封裝工程師、信號完整性專家
NO.2 Ansys HFSS高頻產品功能更新
核心價值：陣列天線、濾波器、場景級電磁仿真等熱點應用的新突破。全球工業界高頻電磁場仿真的金標準。
現代化UI還支持基于OpenAccess的直接設計導入，用于單芯片和多芯片（multi-die）仿真，從而簡化互操作性并提高IC設計人員的工作效率。
Ansys FreeFlow?軟件通過強大的無網格計算流體力學（CFD）方法實現了功能擴展。該方法無需傳統網格劃分，即可對復雜自由表面流動、噴霧行為以及動態液體相互作用等問題實現快速且穩健的仿真計算。
通過與 Synopsys OptoCompiler 的深度協同，實現了從 FDTD/MODE 到光子 IC 設計的直接橋接；全新的 Sentaurus TCAD-Lumerical FDTD 工作流，為 CMOS 圖像傳感器設計提供了從工藝結構到光學響應的一致性保障；而 PyLumerical 的推出，則開啟了使用純 Python 語言實現仿真自動化的現代化篇章。
工采網代理的CT8224C是一款電容感應式觸摸檢測芯片；提供4個觸摸輸入端口及4個直接輸出端口；并支持多點同時觸摸同時輸出；此款IC內建穩壓電路，穩定的感應方式可以應用到各種不同電子類產品。面板介質可以是完全絕源的材料，取代傳統的機械開關和普通按鍵，廣泛應用在消費電子產品中。
CT8224C提供快速和低功耗兩種模式可選擇（由LPMB引腳選擇）內部有穩壓電路和低壓重置電路
長期以來，片上系統（SoC）一直是IC設計師的理想方案，因為它能將所有功能集成于單一芯片，帶來高性能和豐富的功能。然而，SoC本質上是單芯片集成，隨著功能增多，其局限性也日益凸顯：
尺寸限制：所有組件必須擠在同一芯片上，芯片面積限制了可集成的元件數量和類型。
一期一會 | 什么是電源完整性？3個月前
這就是為什么PCB和IC封裝設計中，必須確保電源層、電源過孔以及回流路徑具有低阻。
克服各種電源完整性問題，是當今高速設計的關鍵，而這些設計支撐著現代社會中高性能電子系統的運行。如果沒有適當的電源完整性，產品可能過熱或出現信號完整性問題，從而導致性能不佳、甚至組件故障。
電源完整性的關鍵因素是什么？
電子系統中的PDN，主要是由PCB或IC封裝中的導電路徑和電源器件組成。
結冰傳感器是一種用于檢測物體表面結冰厚度的電子設備，主要應用于航空、電力設施及建筑安全監測等領域。該設備通過將結冰信號轉換為電學信號進行實時監測，涵蓋微波、電容、超聲波、紅外光學等多種檢測技術，可部署于飛機機翼、輸電線路、風力發電機葉片等場景。
按檢測機理分為光學式、電學式和機械式三類：光學式基于冰層對紅外光的散射特性差異，如光纖傳感器通過反射光強度變化判斷結冰狀態；電學式利用介電常數變化，如電容傳感器通過雙平面電容結構測量覆冰厚度
設計與芯片專區集中呈現AI芯片、汽車電子芯片、5G通信芯片等前沿產品；晶圓制造及封裝專區展示SiP先進封裝、測試設備等核心環節成果；第三代半導體專區聚焦SiC、GaN等寬禁帶半導體材料與器件；半導體設備與材料專區則囊括光刻機、刻蝕機、硅晶圓、光刻膠等關鍵軟硬件。
