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明导：三维集成电路系统的电网剖析

【导读】现有的电网剖析 工具 须要依照2.5维和三维设计启动拓展和增强，从而满足新的需求和经常使用形式。本文以系统为核心的电网剖析、经常使用模型剖析、设计流程中的电网剖析以及电网剖析输入等，引见了一些必要的改良。 Mentor Graphics近日颁布一份题为《三维集成电路系统的电网剖析》的钻研报告。中文版的报告全文可在 Mentor Graphics 的官网网站阅读和下载：[]。 图1：作者--明导 Calibre 设计处置方案新市场与新兴市场产品营销经理 Christen Decoin 作者简介 Christen Decoin 是明导 Calibre 设计处置方案新市场与新兴市场产品营销经理，担任推进早期新市场剖析、产品定义以及产品推出。Christen 先前曾担任明导介入专一于寄生电感、三维集成电路以及高频提取的 DeCADE Nano2013 方案。加盟明导之前，Christen 曾担任 Sagantec 运行工程总监以及 Brion Technologies 的可制作性设计(DFM)、光学邻近效应批改(OPC)和光学邻近效应批改(OPC)验证的初级产品营销经理。在初级节点，有效的电网剖析是确保小尺寸衔接器可以处置电流需求，而不会形成潜在失效形式或信号完整性疑问的关键。现有的电网剖析工具须要依照2.5维和三维设计启动拓展和增强，从而满足新的需求和经常使用形式。本文引见了一些必要的改良。 以系统为核心的电网剖析 在三维集成电路系统中，几个晶粒共享相反的网络供电。电网剖析 (PGA) 工具必定同时剖析一切晶粒，由于一个晶粒的电压降或者间接与另一个关系联。此外，电网剖析处置方案必定允许各种2.5维/三维晶粒性能 -- 包括规划、定向和重叠顺序 -- 以及晶粒外部衔接器模型。一个系统中的每个晶粒或者曾经依照其运行和需求驳回了不同的工艺节点。一个系统或者蕴含 40nm 和 28nm 设计的晶粒以及 65nm 设计的基板夹层(interposer)。增量技术文件定义和校准在这个经常使用案例中施展了关键作用，由于终端用户只有校准与2.5维/三维整合关系的新重叠定义局部，而不用从新校准整个重叠。2.5维/三维流程的电网剖析工具还必定思考垂直整合所需的更多“对象”，如反面凸块(microbumps)和反面金属层（图1）。三维结构中的反面金属层呈45度角，而不是侧面金属层罕用的90度，这将对功率剖析模型发生影响。关于全三维系统，电网剖析工具须要给侧面和反面金属之间的硅穿孔(TSV)定义准确的模型，而关于2.5维系统，电网剖析工具必定能够模拟只蕴含金属（上方没有器件）的钝化基板夹层(interposer)。 经常使用模型 思考到2.5维和三维系统的惯例尺寸以及须要整合第三方晶粒，电网剖析处置方案必定能够以三种不同的形式运转。●基于功率模型的电网剖析形式 -- 在基于功率模型的形式中，每个晶粒体现为紧凑的功率模型，电网剖析工具经常使用这些模型及其衔接剖析整个2.5维/三维集成电路系统。这种形式运转相当快，提供了高水平的系统电网剖析，然而它仅限于检测晶粒内衔接疑问。由于功率模型是为了特定技术节点角而创立，一个电网剖析处置方案必定能够处置不同条件下的不同紧凑功率模型。例如，1.2V 条件下90nm 晶粒模型和1.0V 条件下 65nm 的晶粒模型组合在一同的状况。●全2.5维/三维电网剖析形式 -- 终端用户宿愿剖析特定多晶粒网的电压降，然而算起来代价十分高昂。为了允许这个形式，电网剖析工具的容量和周转期间必定比现有工具好几个数量级。●混合电网剖析形式 -- 混合形式遭到剖析第三方晶粒整合需求的推进。它允许一系列混合的紧凑型功率模型和晶粒，在这种状况下第三方晶粒仅体现为紧凑模型，用于整合进系统电网剖析。 图2：三维集成电路堆栈的电网剖析须要三维整合对象模型，如反面凸点和金属层 设计流程中的电网剖析 为了尽早、高效地检测、诊断和纠正电网疑问，设计人员应该在布图规划、时钟树综合后以及电路成功后阶段启动电网剖析。为了提供无心义的剖析，必定思考到系统在既定晶粒（如其它晶粒、基板夹层(interposer)、三维集成电路整合对象等等）上的成果，用户应该能够轻松剖析系统相互作用。一个既定重叠内的多帧性能和晶粒间阅读经常使用户能够高效地审查、诊断和扫除电网疑问。虽然这些性能须要工具领有显著较大的数据容量和更快的照应期间，然而它们关于调试灵活的电网剖析运转特意关键。 电网剖析输入 一个电网剖析处置方案发生一个全系统功率模型，可用于包装/电路板电源完整性剖析。启动局部模型创立的才干关于允许第三方 IP 整合来说也十分关键。例如，假设一个供应商剖析一个基板夹层(interposer)上的一个将由客户衔接至另一个晶粒的晶粒，那么这个供应商须要为第一个晶粒提供功率模型，还要为基板夹层(interposer)提供寄生网表。 论断 当今的电网剖析工具提供的性能远远不可满足2.5维/三维集成电路的电网剖析须要。功率是2.5维/三维集成电路物理成功中最大的应战之一，由此发生的疑问不可仅在寄存器传输级 (RTL) 获取处置。为了使半导体行业齐全允许除2.5维以外的三维整合、存储器重叠以及宽泛的 IO 运行，电网剖析处置方案必定处置本文探讨的需求，尤其是假设指标是为领有具备弱小的多晶粒电网布图规划才干的真正三维集成电路整合流程。 要洽购工具么，点这里了解一下多少钱! 标签： 三维集成、 电路系统、 电网、 明导、

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