3D集成電路技術(shù)的發(fā)展始于多年前，遠(yuǎn)早于摩爾定律效益放緩成為討論話題之前。該技術(shù)最初用于堆疊功能塊，功能塊之間具有高帶寬總線。內(nèi)存廠商和其他IDM在早期通常會利用這項技術(shù)。由于該技術(shù)本身并不局限于此類用途，因此該技術(shù)一直具有更廣泛的吸引力和潛力。

多年來，3D IC技術(shù)已從初始階段發(fā)展成為一種成熟的主流制造技術(shù)。EDA行業(yè)引入了許多工具和技術(shù)來幫助設(shè)計采用3D IC路徑的產(chǎn)品。最近，復(fù)雜的SoC實現(xiàn)開始利用3D IC技術(shù)來平衡性能和成本目標(biāo)。

摩爾定律的放緩已成為實現(xiàn)SOC的小芯片方式的主要驅(qū)動因素。小芯片是專為與其他小芯片和全尺寸集成電路一起在封裝內(nèi)運行而設(shè)計和優(yōu)化的小型集成電路。越來越多的公司轉(zhuǎn)向在不同工藝節(jié)點中實現(xiàn)的集成電路和小芯片的3D堆疊，以優(yōu)化各自的小芯片功能。設(shè)計者還可以在同一封裝內(nèi)的硅內(nèi)插層上組合3D存儲器堆棧，例如高帶寬存儲器。3D IC實現(xiàn)將是小芯片采用浪潮的主要受益者。

當(dāng)一項新功能準(zhǔn)備好成為主流時，其大規(guī)模采用的成功取決于解決方案交付的容易、快速、有效和高效程度。雖然3D IC制造技術(shù)可能已成為主流，但成功實現(xiàn)異構(gòu)3D IC仍有一些基礎(chǔ)支持因素。西門子EDA最近出版了一本關(guān)于這一主題的電子書，作者是Keith Felton。

這篇文章將重點介紹電子書中的一些要點。后續(xù)文章將介紹在實施3D IC設(shè)計時實現(xiàn)最佳結(jié)果的方法和工作流程建議。

成功實現(xiàn)異構(gòu)3D IC的基礎(chǔ)推動力

任何好的設(shè)計方法總是包括對下游效應(yīng)的前瞻性，以便在設(shè)計過程的早期考慮和解決它們。雖然這對于單片設(shè)計也很重要，但在設(shè)計3D IC時變得至關(guān)重要。

系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化（STCO）方法

這種方法涉及從架構(gòu)級別開始，根據(jù)功能需求和形狀因子約束將系統(tǒng)劃分為各種小芯片和封裝裸片。在此步驟之后，生成RTL或功能模型。隨后是物理樓層規(guī)劃和驗證，一直到過程性能建模支持的詳細(xì)布局。

STCO元素已經(jīng)存在于許多西門子EDA工具中，使工程師能夠在可布線性、功率、熱和可制造性的預(yù)測下游影響的背景下評估設(shè)計決策。預(yù)測建模是STCO方法的基本組成部分，該方法在物理規(guī)劃期間利用西門子EDA建模工具，以盡早了解下游性能。

從基于設(shè)計到基于系統(tǒng)的優(yōu)化過渡

3D IC 設(shè)計需要在整個設(shè)計和集成過程中保持一致的系統(tǒng)表示，并具有所有跨域內(nèi)容的可見性和互操作性。這需要能夠從早期規(guī)劃到實施再到設(shè)計驗收和制造交接的完整系統(tǒng)視角的工具和方法。

擴(kuò)大供應(yīng)鏈和工具生態(tài)系統(tǒng)

3D IC設(shè)計工作需要比業(yè)界更高水平的工具互操作性和開放性。必須支持在多供應(yīng)商或多工具環(huán)境中共享和更新設(shè)計內(nèi)容。這對整個設(shè)計過程中的裝配級驗證提出了更高的要求，以確保系統(tǒng)的不同部分按預(yù)期一起工作。

跨多個領(lǐng)域平衡設(shè)計資源

STCO有助于探索3D IC解決方案空間，實現(xiàn)所有領(lǐng)域資源的理想平衡，并得出最佳產(chǎn)品配置。早期的視角能夠更好地進(jìn)行資源分配的工程決策，從而產(chǎn)生性能更高、成本效益更高的產(chǎn)品。

更緊密地整合各個團(tuán)隊

需要新的設(shè)計流程來支持3D IC設(shè)計中多個ASIC、小芯片、存儲器和插入器的設(shè)計、驗證和集成。芯片、封裝和PCB團(tuán)隊更可能是全球性的，需要與系統(tǒng)、RTL和ASIC設(shè)計流程進(jìn)行更緊密的集成。

有關(guān)西門子EDA 3D IC創(chuàng)新的更多詳細(xì)信息，請下載西門子EDA出版的電子書。

雖然西門子異構(gòu)3D IC解決方案具有強大的功能，但能否充分利用這些功能取決于所采用的實施方法。設(shè)計具有差異化、盈利能力和上市時間優(yōu)勢的3D IC產(chǎn)品后續(xù)將繼續(xù)討論。

編輯:黃飛

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