西門子簡(jiǎn)化了復(fù)雜異構(gòu)集成 3D IC 的設(shè)計(jì)與分析
2025.6.27，Siemens Digital Industries Software 宣布在其電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）產(chǎn)品組合中新增兩項(xiàng)解決方案，旨在協(xié)助半導(dǎo)體設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)對(duì)并克服與 2.5D 和 3D 集成電路（IC）設(shè)計(jì)和制造相關(guān)的復(fù)雜性挑戰(zhàn)。
西門子全新推出的 Innovator3D IC™ 解決方案，使 IC 設(shè)計(jì)工程師能夠高效地創(chuàng)建、仿真和管理異構(gòu)集成的 2.5D/3D IC 設(shè)計(jì)。同時(shí)，西門子新發(fā)布的 Calibre 3DStress 軟件則通過(guò)先進(jìn)的熱機(jī)械分析，識(shí)別晶體管級(jí)別的應(yīng)力對(duì)電氣性能的影響。這兩款解決方案協(xié)同工作，可顯著降低設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，提升新一代復(fù)雜 2.5D/3D IC 的設(shè)計(jì)效率、良率和可靠性。
“通過(guò)提供由 Calibre 3DStress 支持、并以 Innovator3D IC 解決方案套件為核心驅(qū)動(dòng)的應(yīng)力感知多物理場(chǎng)分析平臺(tái)，西門子幫助客戶有效應(yīng)對(duì) 3D IC 設(shè)計(jì)的復(fù)雜性與風(fēng)險(xiǎn)。” 西門子EDA 首席執(zhí)行官 Mike Ellow 表示，“這些功能對(duì)客戶至關(guān)重要，它們不僅提升了設(shè)計(jì)生產(chǎn)力，還幫助團(tuán)隊(duì)在嚴(yán)格的設(shè)計(jì)時(shí)程內(nèi)完成任務(wù)，突破了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜性所帶來(lái)的瓶頸。”
Innovator3D IC 解決方案套件
西門子的 Innovator3D IC 解決方案套件為 IC 設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) IP 的規(guī)劃、異構(gòu)集成、中介層/襯底的實(shí)現(xiàn)、接口協(xié)議合規(guī)性分析以及數(shù)據(jù)管理，提供了一條高效且可預(yù)測(cè)的工作路徑。
該套件構(gòu)建于融合 AI 的用戶體驗(yàn)平臺(tái)之上，具備強(qiáng)大的多線程和多核處理能力，能夠在超500萬(wàn)個(gè)引腳的大型設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)最佳容量與性能。核心組件包括：
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Innovator3D IC Integrator：一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型驅(qū)動(dòng)的整合平臺(tái)，用于構(gòu)建數(shù)字孿生，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)劃、原型開發(fā)與預(yù)測(cè)分析；
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Innovator3D IC Layout：確保設(shè)計(jì)正確性的封裝中介層與襯底實(shí)現(xiàn)工具；
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Innovator3D IC Protocol Analyzer：用于芯粒（chiplet）間以及晶粒（die）間的接口一致性分析；
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Innovator3D IC Data Management：用于管理設(shè)計(jì)過(guò)程中產(chǎn)生的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與 IP。
Calibre 3DStress 解決方案
在 2.5D/3D IC 架構(gòu)中，由于芯片結(jié)構(gòu)更薄，封裝過(guò)程中溫度更高，設(shè)計(jì)人員發(fā)現(xiàn)很多已在芯片級(jí)通過(guò)驗(yàn)證的設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)封裝回流焊之后往往不再符合性能規(guī)格。
為解決這一問(wèn)題，Calibre 3DStress 提供了精準(zhǔn)的晶體管級(jí)熱-機(jī)械應(yīng)力分析、驗(yàn)證和調(diào)試功能，能夠在設(shè)計(jì)流程早期評(píng)估芯片與封裝之間的交互對(duì)整體功能的影響。這種前瞻性能力不僅可避免后期失效風(fēng)險(xiǎn)，還可進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提升性能與耐用性。
作為 2024 年 Calibre 3DThermal 發(fā)布后的擴(kuò)展產(chǎn)品，Calibre 3DStress 加強(qiáng)了西門子的多物理場(chǎng)仿真能力，顯著降低熱-機(jī)械影響，并在設(shè)計(jì)初期就實(shí)現(xiàn)電氣行為的可視化。與傳統(tǒng)封裝層級(jí)的應(yīng)力分析工具不同，Calibre 3DStress 可獨(dú)特地識(shí)別晶體管級(jí)別的應(yīng)力，確保封裝工藝與產(chǎn)品功能不會(huì)削弱電路級(jí)性能。
Calibre 3DStress 是西門子 3D IC 多物理場(chǎng)軟件產(chǎn)品組合中的關(guān)鍵組成部分，同時(shí)也是其 IC 數(shù)字孿生與半導(dǎo)體開發(fā)工作流程的核心工具之一。該工具將業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的 Calibre 物理驗(yàn)證功能與先進(jìn)的原生機(jī)械求解器結(jié)合，能夠深入分析集成電路結(jié)構(gòu)與材料中的應(yīng)力分布與行為。
客戶對(duì)西門子 3D IC 設(shè)計(jì)技術(shù)的反饋
“在 2023 年，我們引入西門子技術(shù)，以應(yīng)對(duì)我們高階平臺(tái)在設(shè)計(jì)與集成方面面臨的復(fù)雜挑戰(zhàn)。Innovator3D IC 解決方案套件在我們面向 AI 與高性能計(jì)算（HPC）數(shù)據(jù)中心所提供的高性能解決方案中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。”——無(wú)晶圓廠 AI 平臺(tái)領(lǐng)先企業(yè) Chipletz 首席執(zhí)行官 Bryan Black 表示。
“Siemens EDA 的 Calibre 3DStress 工具能夠綜合處理 3D IC 架構(gòu)中器件、材料及工藝的復(fù)雜性，并生成精確的 IP 級(jí)應(yīng)力分析。借助該工具，ST 能夠在設(shè)計(jì)早期執(zhí)行規(guī)劃與簽核流程，并準(zhǔn)確建模 3D IC 封裝中 IP 級(jí)應(yīng)力可能引發(fā)的電氣故障。最終，不僅提升了產(chǎn)品的可靠性與質(zhì)量，還縮短了上市周期，實(shí)現(xiàn)了 ST 與客戶的雙贏。”——意法半導(dǎo)體 APMS 中央研發(fā)高級(jí)總監(jiān) Sandro Dalle Feste 表示。
如欲了解西門子在 2.5D/3D IC 架構(gòu)方面的完整解決方案組合，歡迎訪問(wèn)：
www.eda.sw.siemens.com/en-US/ic-packaging/3d-ic-design
西門子數(shù)字工業(yè)軟件借助 Siemens Xcelerator 業(yè)務(wù)平臺(tái)中的軟件、硬件和服務(wù)，協(xié)助各類組織實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。通過(guò)數(shù)字孿生和全面的軟件體系，幫助企業(yè)優(yōu)化其設(shè)計(jì)、工程和制造流程，將今日創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為可持續(xù)的未來(lái)產(chǎn)品。從芯片到完整系統(tǒng)，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到制造工藝，跨越所有行業(yè)，西門子數(shù)字工業(yè)軟件致力于加速全球產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型。
