Des solutions pour améliorer et fiabiliser la conception de circuits intégrés 3D

Siemens Digital Industries Software intègre deux nouvelles solutions à son portefeuille d’EDA (automatisation de la conception électronique), conçues pour aider les concepteurs de semi-conducteurs à relever les défis liés à la conception et à la fabrication de circuits intégrés 2,5D et 3D.

Sa nouvelle suite de solutions Innovator3D IC™ permet aux concepteurs de circuits intégrés (IC) de créer, simuler et gérer de manière efficiente des circuits intégrés 2,5D et 3D à intégration hétérogène. Quant à son nouveau logiciel Calibre 3DStress, il s’appuie sur l’analyse thermomécanique pour déterminer l’impact électrique des contraintes physiques au niveau des transistors. Utilisées conjointement, ces deux solutions visent à réduire les risques et à améliorer la conception, le rendement de production et la fiabilité des circuits intégrés 2,5D et 3D de nouvelle génération.

Suite de solutions Innovator3D IC
La nouvelle suite de solutions Innovator3D IC permet de mettre en ouvre la planification et l’intégration hétérogène, l’implémentation du substrat et de l’interposeur, la conformité de l’analyse du protocole d’interface et la gestion des données des conceptions et de la propriété intellectuelle des données de conception.

Basée sur une expérience utilisateur intégrant l’IA et offrant des capacités de traitement multitâche (multithreading) et multicœur pour atteindre une capacité et des performances optimales sur des conceptions comportant plus de 5 millions de broches, la suite de solutions Innovator3D IC se compose d’Innovator3D IC Integrator, un cockpit permettant de construire un jumeau numérique en utilisant un modèle de données unifié pour la planification de la conception, le prototypage et l’analyse prédictive d’Innovator3D IC Layout, pour une conception « correcte par construction » des boîtiers, interposeurs et substrats ; d’Innovator3D IC Protocol Analyzer, pour l’analyse de la conformité des interfaces de chiplet à chiplet et de puce à puce ; et d’Innovator3D IC Data Management, pour la gestion des conceptions et de l’IP des données de conception.

Calibre 3DStress
Les architectures de circuits intégrés 2,5D et 3D nécessitent des puces plus fines et des températures de traitement des boîtiers plus élevées. Les concepteurs de circuits intégrés se sont en effet aperçu que les conceptions validées et testées au niveau des puces ne sont souvent plus conformes aux spécifications après les refusions des boîtiers.

Conçu pour résoudre ce problème, Calibre 3DStress permet d’analyser, vérifier et déboguer au niveau des transistors les contraintes thermomécaniques et le gauchissement dans le contexte du boîtier des circuits intégrés 3D. Ce qui permet aux concepteurs de puces d’évaluer plus tôt dans le cycle de développement la manière dont l’interaction entre la puce et le boîtier affectera le fonctionnement de leurs conceptions. Cette anticipation permet non seulement de prévenir les défaillances futures, mais aussi d’optimiser les conceptions pour atteindre de meilleures performances et une plus grande durabilité.

Faisant suite au lancement de Calibre 3DThermal en 2024, Calibre 3DStress élargit la solution multiphysique en réduisant les effets thermomécaniques et en offrant une visibilité de la conception et du comportement électrique plus tôt dans le processus de conception. Contrairement aux outils qui analysent les contraintes au niveau du boîtier, Calibre 3DStress détecte les contraintes au niveau des transistors afin de vérifier que ni les processus de mise en boîtier ni les fonctionnalités du produit ne compromettront les performances des circuits.

Calibre 3DStress est un élément important du portefeuille de logiciels de Siemens conçu pour l’analyse multiphysique des IC 3D. C’est aussi un composant fondamental des flux de travail Siemens de développement de semi-conducteurs et de jumeaux numériques de circuits intégrés. Il combine l’outil de vérification physique standard Calibre et un solveur mécanique natif pour évaluer les contraintes qui s’exercent au sein des structures et des matériaux des circuits intégrés.

Retour d’expériences des clients
« En 2023, nous avons adopté la technologie de Siemens pour relever les défis complexes de conception et d’intégration de nos solutions de plates-formes avancées. La suite de solutions Innovator3D IC joue un rôle crucial dans la conception des solutions à hautes performances que nous fournissons aux centres de données d’IA et de HPC », a déclaré Bryan Black, président-directeur général de Chipletz, un bureau d’études « fabless » concevant et fournissant des plates-formes d’IA.

« L’outil Calibre 3DStress de Siemens EDA peut fournir une synthèse simplifiant la complexité des composants, des matériaux et des processus liés aux architectures de circuits intégrés 3D et peut effectuer une analyse précise des contraintes au niveau de l’IP. Grâce à cet outil, ST a pu mettre en œuvre des flux de planification et de validation de conception précoces et modéliser avec précision les défaillances électriques potentielles dues aux contraintes au niveau de l’IP dans un boîtier de circuit intégré 3D. Il en résulte une amélioration de la fiabilité et de la qualité, ainsi qu’une réduction du délai de mise sur le marché. Ce qui est bénéfique à la fois pour ST et pour nos clients », a déclaré Sandro Dalle Feste, directeur principal de la R&D centrale de la division APMS de STMicroelectronics.

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