Chiplet信号、电源完整性和多物理场仿真EDA技术.pdf

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1、第三届中国互连技术与产业大会第三届中国互连技术与产业大会2023.122023.12 无锡无锡1目 录C O N T E N T S 集成芯片集成芯片ChipletChiplet趋势趋势 EDAEDA的发展趋势的发展趋势 ChipletChiplet EDA EDA的挑战的挑战 ChipletChiplet SI/PI SI/PI技术技术及多物理场仿真及多物理场仿真013摩尔定律演进背景下的Chiplet 技术趋势 摩尔定律的演进摩尔定律的演进数据来源：IMEC4芯片制程的成本趋势芯片制程的成本趋势u 在3纳米节点，芯片的设计成本将高达 6.5亿美元；u 制程继续微缩 昂贵的设计成本+芯片良率

2、下降 Chiplet(芯粒)技术+先进封装技术5数据来源：IMEC先进封装先进封装-后摩尔时代重要角色后摩尔时代重要角色数据来源：Samsung6先进封装成为高端市场增长引擎先进封装成为高端市场增长引擎参考：参考：先进封装年化复合先进封装年化复合增长增长 19%19%SiPSiP (System in(System in Package)Package)市场年市场年化复合增长化复合增长 5%5%7工欲善其事，必先利其器论语802EDA的发展趋势9EDAEDA发展历史发展历史EDA技术是计算机科学、电气工程学、物理学、化学、应用数学等跨领域合作发展的成果。第一阶段第一阶段设计工程自动化来代替手工

3、绘图2020世纪世纪7070年代中期：年代中期：计算机辅助设计（CAD）时代第二阶段第二阶段主要对设计电路的功能检测问题进行处理2020世纪世纪8080年代：年代：计算机辅助工程（CAE）时代第三阶段第三阶段真正实现了设计的自动化2020世纪世纪9090年代后：年代后：电子系统设计自动化（EDA）时代第四阶段第四阶段EDA技术在半导体设计、制造封装领域广泛应用现代现代EDAEDA时代时代10EDAEDA位于产业链顶端位于产业链顶端，附加价值极高。行业高壁垒体现在对复合背景的顶尖人才的附加价值极高。行业高壁垒体现在对复合背景的顶尖人才的需求以及和需求以及和FablessFabless、晶圆厂等产

4、业链环节的协同。先发优势明显、晶圆厂等产业链环节的协同。先发优势明显EDAEDA软件的主要功能软件的主要功能2015-202015-202121年间全球年间全球EDAEDA市场规模稳健增长市场规模稳健增长EDAEDA市场市场份额图份额图功能实现性能提升11EDAEDA发展现状发展现状国内外国内外3D3D、2.5D2.5D的颠覆性封装技术的颠覆性封装技术，加大了确认芯片可靠性的难度加大了确认芯片可靠性的难度，在在EDAEDA设计和仿真验证上，都有别于传统的平面芯片集成设计和仿真验证上，都有别于传统的平面芯片集成。3D封装是指在不改变封装体尺寸的前提下，在同一个封装体内于垂直方向叠放两个以上芯片的

5、封装技术。3D封装可采用凸块或硅通孔技术。2.5D封装是在基板和芯片之间放一个硅中间层，这个中间层通过TSV连接上下部分。5G5G和和6G6G频率的拓宽暴露了集成电路兼容性的新问题。频率的拓宽暴露了集成电路兼容性的新问题。急需对现有急需对现有EDAEDA仿仿真真进行实质性进行实质性频率带宽频率带宽扩展扩展。目前，IC 级 EMC 的典型频率高达 6 GHz。但是，由于毫米波 5G 工作在 27 GHz，而 6G 工作在 100200 GHz。新制程、新制程、三代半导体三代半导体、和硅基芯片中使用的金属层、绝缘层新材料都、和硅基芯片中使用的金属层、绝缘层新材料都要求要求EDAEDA能够精准建模和

6、仿真。能够精准建模和仿真。新材料、制程降低，芯片迭代，封装方式的改变，速率的提升，给电磁发射、电磁敏感度、信号完整性和电源完整性带来挑战。主要体现在信号线路、电源线路的错综复杂带来的干扰与供电问题。EDAEDA的挑战和机遇的挑战和机遇1203Chiplet EDA的挑战13IR-dropIR-drop和电流密度仿真的必要性和电流密度仿真的必要性 The overall IR-drop overall IR-drop from chip to package=142.60 mV 10%10%*VddVdd(0.9V)(0.9V)Total IR Drop=79.05%79.05%from fro