——必須跨越工具、制程、設(shè)計(jì)端并加以整合的技術(shù)類別思考適合的解決方案

當(dāng)大部份芯片廠商都感覺到遵循摩爾定律之途愈來愈難以為繼時(shí)，3D IC成為了該產(chǎn)業(yè)尋求持續(xù)發(fā)展的出路之一。然而，整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)目前也仍在為這種必須跨越工具、制程、設(shè)計(jì)端并加以整合的技術(shù)類別思考適合的解決方案。

“發(fā)展3D IC時(shí)所面臨的問題，不是單一工具可以解決的，”新思（Synopsys，Inc.）總裁兼營運(yùn)長陳志寬指出，“每一顆3D芯片都是從數(shù)個(gè)2D元件所組成的，特別是在異質(zhì)芯片的整合上，存儲(chǔ)器、邏輯、類比混合訊號(hào)還有數(shù)位部份……要想將它們堆棧起來，有許多因素必須加以考量，功率、線路、訊號(hào)等，都對(duì)工具端帶來極大的挑戰(zhàn)。”

“我們跟很多人在做制程開發(fā)，現(xiàn)在有幾家公司跑到20或14nm了，”陳志寬表示。沒錯(cuò)，現(xiàn)在要解決面積問題，大家都指望3DIC，現(xiàn)在確實(shí)有一些3DIC在設(shè)計(jì)，但都是客制化的，而且現(xiàn)在也已經(jīng)有業(yè)者采用硅內(nèi)插器來做2.5D的IC了，但談到3DIC，它現(xiàn)在仍處于開發(fā)階段。

“最近2~3年，我們一直在做3DIC的研究與合作。從EDA供應(yīng)商角度來說，新思目前所有的工作，都是在既有工具的基礎(chǔ)上，去思考怎么面對(duì)3DIC的設(shè)計(jì)。舉例來說，”陳志寬表示，“以布局布線而言會(huì)需要更多的via，但這些via如何布局？這些via的尺寸也已經(jīng)與過去不同了，過去只需考慮金屬層，但現(xiàn)在要穿過硅芯片。”

另一方面，當(dāng)把芯片堆棧在一起時(shí)，熱的問題也更加凸顯了――存儲(chǔ)器在上或在下？從布局布線方面來看，如果你有5層存儲(chǔ)器，每一層都一樣，那是最容易互連的，但問題在于3D芯片的目標(biāo)是要整合不同類型的芯片，所以，今天每一款用于2D芯片的設(shè)計(jì)工具，無論在改良或設(shè)計(jì)時(shí)，都要加一些3D的設(shè)計(jì)思考在其中。

新思日前甫慶祝在臺(tái)成立已屆滿20周年，回顧伴隨臺(tái)灣電子產(chǎn)業(yè)成長的過程，陳志寬表示，和過去不同，今天的電子產(chǎn)業(yè)可看到系統(tǒng)公司對(duì)終端應(yīng)用市場的掌控程度更加提高了，而這種趨勢對(duì)整個(gè)電子產(chǎn)業(yè)和整個(gè)價(jià)值鏈都將帶來深遠(yuǎn)影響。

他指出，過去的IC設(shè)計(jì)公司是開發(fā)架構(gòu)、設(shè)計(jì)芯片，然后交給系統(tǒng)公司，但現(xiàn)在，消費(fèi)性電子日益縮短的生命周期不斷壓縮開發(fā)時(shí)程，改變了整個(gè)產(chǎn)業(yè)生態(tài)，包括芯片設(shè)計(jì)公司都面臨了許多變革。

整個(gè)IC設(shè)計(jì)領(lǐng)域正呈現(xiàn)出三個(gè)主要變化趨勢，陳志寬表示，首先是SoC設(shè)計(jì)。雖然這個(gè)概念已經(jīng)出現(xiàn)多年，但這個(gè)趨勢是緩慢在發(fā)酵的。舉例來說，許多中國大陸的IC設(shè)計(jì)公司也采用IP模塊來開發(fā)SoC，他們的芯片可能尺寸不小，但他們更加注重功能了。

第二是軟件。今天的芯片公司軟件工程人員比重一直在增加，一些大型芯片廠商如Nvidia的軟件員工或許比硬件多了。第三是改善驗(yàn)證速度──這方面透過更有效的系統(tǒng)原型平臺(tái)，能協(xié)助IC設(shè)計(jì)業(yè)者更快提供解決方案。

某種程度來說，今天的芯片業(yè)者注重功耗和功能特性，更甚于尺寸的微縮�；蛟S在消費(fèi)電子崛起，為整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)帶來更龐大開發(fā)時(shí)程壓力下，這是必然的轉(zhuǎn)移趨勢。但與其無止盡追求微縮而付出龐大投資，善用既有工具及方案來開發(fā)或改善產(chǎn)品性能，會(huì)是更好的選擇。