新EDA工具推出, 用于小芯片集成、封装验证

西门子EDA宣布了其EDA产品组合的两项重要成员，以应对和克服与2.5D和3D IC器件设计和制造相关的复杂性挑战。

AI推动了对更多计算的需求，以实现支持软件的功能。然而，随着计算内容的巨大进步，摩尔定律扩展将不足以支持所需计算的晶体管数量。

进入 3D IC，将硅的功能分解为一组小芯片，然后将它们异构集成到高级集成平台上。“推动计算包络的超大规模企业尤其在需要 3D IC 的地方推动了极端发展，”Siemens EDA Calibre 设计解决方案副总裁 Michael White 说。

White 还指出，自动驾驶技术内容推动了对 3D IC 的需求。在 2025 年 6 月 22 日至 25 日于加利福尼亚州旧金山举行的设计自动化会议 （DAC） 上，西门子 EDA 宣布了其 EDA 产品组合的两项重要成员，以应对和克服与 2.5D 和 3D IC 器件设计和制造相关的复杂性挑战。

首先，该公司的 Innovator3D IC 套件使芯片设计人员能够高效地编写、仿真和管理异构集成的 2.5D 和 3D IC 设计。其次，其 Calibre 3DStress 软件利用先进的热机械分析来识别晶体管级应力的电影响。

“这些解决方案可帮助设计人员实现所需的计算性能，同时提高产量和可靠性并降低成本，”White 补充道。“它们还提供了在放置在中介层上的小芯片之间利用更高带宽的能力。”他将此称为设计流程和设计流程所需工具的拐点。

Chiplet 与 Innovator3D IC 集成

Siemens EDA 3D IC 解决方案首席技术产品经理 Keith Felton 进一步指出，3D IC 是一个转折点，标志着从单一以设计为中心的方法过渡到以系统为中心的方法。“它会影响设计流程和工具，需要从早期规划到最终签字的四种方式采用以系统为中心的方法，”他补充道。

首先，芯片设计人员需要进行系统布局规划，以优化硅、封装、中介层甚至 PCB 的功耗、性能、面积和可靠性。

其次，他们必须开始使用多物理场建模来模拟影响电气和结构性能的复杂热机械相互作用。

第三，IC 设计人员需要有一种可扩展性方法，以便在企业范围的团队中管理和交流异构数据，并保持数字连续性，因为有数百种芯片设计包含小芯片。

第四，设计人员必须有一种多晶粒签核的方法，能够对连接性、接口、互连可靠性和静电放电 （ESD） 弹性进行 3D 验证。

因此，Innovator3D IC 套件为规划和异构集成、衬底/中介层实施、接口协议合规性和设计数据管理以及设计数据 IP 提供了快速、可预测的路径。

Innovator 3D IC 由四个构建块组成，提供注入 AI 的用户体验，具有广泛的多线程和多核功能，可在 5+ 百万引脚设计上实现最佳容量和性能。首先，Innovator3D IC Integrator 配备了一个用于构建数字孪生的整合驾驶舱，使用统一的数据模型进行设计规划、原型设计和预测分析。

其次，Innovator3D IC Layout 促进了 Correct-by-construction 封装中介层和衬底实现。第三，Innovator3D IC 协议分析仪可用于小芯片到小芯片和晶粒到晶粒接口一致性分析。这对于确保符合 Universal Chiplet Interconnect Express （UCIe） 等协议至关重要。最后，Innovator3D IC 数据管理部分针对设计和设计数据 IP 的在制品管理。

Felton 说：“Innovator3D IC 的目标是优化 2.5 和 3D IC 设计性能，通过实现早期原型设计和规划来消除后期变化。“它加速了对小芯片集成协议的合规性，并为设计团队提供了 3D IC 小芯片集成所需的核心工作流程。”

用于封装验证的 Calibre 3DStress

Calibre 3DStress 是西门子 EDA 解决方案的第二部分，旨在简化复杂、异构集成 3D IC 的设计和分析，支持在 3D IC 封装环境中对热机械应力和翘曲进行精确的晶体管级分析、验证和调试。

它使 IC 设计人员能够在开发周期的早期评估芯片-封装交互将如何影响其设计的功能。Siemens EDA 的 Calibre 3DStress 首席产品经理 Shetha Nolke 告诉 EDN，该工具在 3D IC 设计中执行芯片封装应力分析的三项关键任务。

首先，应力仿真可确保在热和机械条件下的精确芯片水平。其次，假设分析可在早期设计阶段优化 IP、单元或芯片的布局。第三，它使用器件应力的反向注释来执行应力感知电路分析，以最大限度地减少电气影响。

图3 随着 2.5D/3D IC 架构的芯片更薄和更高的封装加工温度，设计人员经常发现，在芯片级验证和测试的设计在封装回流焊后不再符合规格。来源：Siemens EDA

3D IC 越来越多地面临与应力和翘曲相关的封装挑战。这包括热挑战，例如不均匀的热量产生和消散，这可能导致更高的温度和温度梯度。然后是热机械问题，其中封装工艺阶段会经历高温和固定限制。

最后，薄型芯片和超低 k 电介质增加了机械应力引起的问题。“由于多个小芯片被集成到一个封装中，它们会受到热影响，因为热量无法轻易逸出，”Nolke 说。“虽然机械方面来自于整合封装组件，但 Calibre 3DStress 可以在制造之前对其进行建模。”

Calibre 3DStress 使用纳米级特征尺度的有限元分析提供精确的芯片级应力仿真。它还提供应力和翘曲结果的可视化，同时促进电气和机械验证。

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