天堂中文在线观看视频,亚洲男人的天堂av,精东影业在线观看,亚洲成a人无码

在半導(dǎo)體製造的發(fā)展上，除了不斷深探的微縮技術(shù)外，另一大方向便是先進(jìn)封裝技術(shù)，而其重要性甚至還超過製程的微縮。因?yàn)樗粌H可以提高晶片的效能、縮小體積、降低功耗，還可以實(shí)現(xiàn)更多功能，為電子產(chǎn)品的創(chuàng)新和發(fā)展帶來更多可能性。

而所謂的先進(jìn)封裝（Advanced Packaging），是一種將多個晶片或元件整合到單一封裝中的技術(shù)，旨在提高效能、縮小體積、降低功耗，並實(shí)現(xiàn)更多功能。相較於傳統(tǒng)封裝，先進(jìn)封裝採用更複雜的結(jié)構(gòu)、材料和製程，以滿足現(xiàn)代電子產(chǎn)品對高整合度、高性能和小型化的需求。

先進(jìn)封裝有以下幾個主要類型：

? 2.5D封裝（Interposer-based packaging）：把多個晶片透過矽中介層(interposer)連接在一起，實(shí)現(xiàn)高密度、高效能的互連。

? 3D封裝（3DstackedIC）：多個晶片垂直堆疊在一起，透過矽穿孔(TSV)連接，實(shí)現(xiàn)更小的體積和更短的訊號傳輸距離。

? 扇出型晶圓級封裝（Fan-out wafer-level packaging；FOWLP）：將晶片重新分佈到更大的面積上，實(shí)現(xiàn)更高的I/O密度和更好的散熱性能。

? 系統(tǒng)級封裝（System-in-package；SiP）：將多個不同功能的晶片（如處理器、記憶體、感測器等）整合到單一封裝中，實(shí)現(xiàn)更高的功能整合度。

所以從技術(shù)面來看，先進(jìn)封裝可以應(yīng)用許多的領(lǐng)域上，包含高效能運(yùn)算（HPC）、人工智慧（AI）、5G通訊、行動裝置與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等，以滿足這些應(yīng)用對於高速、高傳輸頻寬與小體積的需求。

先進(jìn)封裝晶片的設(shè)計挑戰(zhàn)

然而相較於傳統(tǒng)封裝，先進(jìn)封裝技術(shù)的複雜度大幅提升，涉及到的物理現(xiàn)象也更加多元，尤其是將多個高性能、同質(zhì)、異質(zhì)的晶片進(jìn)行組合和堆疊的時候。因此，多物理模擬在先進(jìn)封裝設(shè)計中變得至關(guān)重要。

展開晶片先進(jìn)封裝設(shè)計時，通常會面臨幾個問題，如下：

高密度、高複雜度設(shè)計

先進(jìn)封裝通常會整合多個晶片，甚至不同製程的晶片，這導(dǎo)致電氣連接、訊號完整性、電源完整性等問題變得更加複雜；另一方面，先進(jìn)封裝的結(jié)構(gòu)更加複雜，幾乎皆是採行多層結(jié)構(gòu)的設(shè)計，包括多層基板、多層重新分佈層（RDL）、矽中介層（interposer）等，使得熱傳導(dǎo)、應(yīng)力分佈等問題。

多物理現(xiàn)象耦合

一個先進(jìn)封裝晶片之中，必然會面臨多種物理現(xiàn)象的彼此干擾，包含電熱耦合：晶片運(yùn)作時會產(chǎn)生大量熱量，而高溫又會影響電氣性能，因此需要同時考慮電場和溫度場的相互作用；熱應(yīng)力耦合：溫度變化會導(dǎo)致材料膨脹或收縮，進(jìn)而產(chǎn)生應(yīng)力，應(yīng)力又會影響材料的電氣和機(jī)械性能；電磁耦合：高速訊號傳輸會產(chǎn)生電磁干擾，影響訊號完整性。

可靠性問題

由於高密度、複雜度，加以複雜的物理場現(xiàn)象，因此先進(jìn)封裝晶片經(jīng)常會面臨可靠性的問題，包含熱失效：高溫會導(dǎo)致晶片和封裝材料老化、失效；機(jī)械失效：應(yīng)力過大會導(dǎo)致晶片或封裝材料破裂、分層；電遷移：高電流密度會導(dǎo)致金屬導(dǎo)線中的原子遷移，最終導(dǎo)致開路或短路。

而為了克服以上的挑戰(zhàn)，縮減設(shè)計的時程並增加量產(chǎn)的良率，進(jìn)而降低整體的生產(chǎn)成本，因此導(dǎo)入多物理模擬工具就是當(dāng)前必然的設(shè)計流程。它不僅可以早期發(fā)現(xiàn)問題，同時還可以設(shè)計優(yōu)化，提升先進(jìn)封裝晶片的可靠度。

先進(jìn)封裝晶片的多物理模擬工具

Candence

目前在先進(jìn)封裝的設(shè)計領(lǐng)域，導(dǎo)入多物理的模擬工具已是重要的開發(fā)環(huán)節(jié)，以Cadence為例，其在3D-IC設(shè)計領(lǐng)域的主要解決方案是「Integrity 3D-IC平臺」。它是一個完整的平臺，整合了系統(tǒng)規(guī)劃、封裝和系統(tǒng)級分析。

該平臺具備統(tǒng)一的設(shè)計環(huán)境，將晶片、基板、封裝、電路板和系統(tǒng)設(shè)計等層級整合到單一平臺中。而為加速3D-IC的開發(fā)，Integrity 3D-IC具備完整的規(guī)劃平臺，為所有類型的3D設(shè)計提供完整的3D-IC堆疊規(guī)劃系統(tǒng)，使開發(fā)者能夠管理和實(shí)現(xiàn)各種3D堆疊設(shè)計。

圖一 : Cadence的整合式3D-IC設(shè)計平臺「Integrity 3D-IC」，其流程已加入物理模擬的工具。

而對3D IC和先進(jìn)封裝晶片來說，熱干擾問題更是一個重要的考量因素，因?yàn)槎询B的晶片結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致散熱困難，進(jìn)而影響效能和可靠性。也因此在設(shè)計階段就要考量散熱的問題，例如散熱規(guī)劃和晶片布局等，在初期就考慮散熱路徑，包括散熱器、散熱孔、散熱材料等，或?qū)⒏吖木珠_放置，避免熱點(diǎn)集中。

另一個重點(diǎn)，則是使用熱模擬分析工具，例如 Cadence Celsius Thermal Solver，在設(shè)計階段預(yù)測溫度分佈，及早發(fā)現(xiàn)並解決熱問題。Celsius Thermal Solver是一款全面的電熱協(xié)同模擬解決方案，適用於 IC、封裝和 PCB 等多個層級，可以幫助工程師在設(shè)計早期評估和優(yōu)化熱性能。而Cadence也已將Celsius Thermal Solver 等熱模擬工具整合到 3D-IC 平臺中，實(shí)現(xiàn)電熱協(xié)同設(shè)計，從而更有效地解決熱干擾問題。

圖二 : Cadence的3D IC熱分析範(fàn)例。（source：Cadence）

Ansys

而在Ansys方面，則是提供Icepak專為電子產(chǎn)品設(shè)計的熱模擬軟體，它能透過計算流體力學(xué)（CFD）模擬晶片、封裝和系統(tǒng)層級的熱傳導(dǎo)、對流和輻射，精確預(yù)測溫度分佈和散熱效果。對於複雜的3D IC結(jié)構(gòu)，Icepak能有效分析熱點(diǎn)和瓶頸，協(xié)助工程師優(yōu)化散熱設(shè)計。

除了熱模擬之外，Ansys也提供RedHawk-SC Electrothermal Ansys Mechanical兩款工具，同時分析電源完整性、訊號完整性和熱效應(yīng)，以及評估先進(jìn)封裝中的翹曲、變形和可靠性，特別適用於2.5D/3D多晶片系統(tǒng)之間的耦合作用，協(xié)助評估電遷移、熱應(yīng)力與等機(jī)械耦合潛在問題。

另外，在電磁方面有Ansys RaptorX，能分析訊號完整性和電源完整性問題，確保高密度、高速訊號在複雜封裝結(jié)構(gòu)中的傳輸品質(zhì)；Ansys HFSS能模擬天線、射頻和微波電路等元件在先進(jìn)封裝中的性能，協(xié)助工程師解決電磁干擾問題。

值得注意的是，Ansys的模擬工具已與臺積電合作，針對採用臺積電3DFabric先進(jìn)封裝技術(shù)的3D IC設(shè)計，提供經(jīng)過驗(yàn)證的熱分析解決方案，進(jìn)一步確保 3D IC系統(tǒng)在高性能運(yùn)作下能維持可靠的溫度控制。

圖三 : Ansys的熱模擬工具Icepak能有效分析熱點(diǎn)和瓶頸，協(xié)助工程師優(yōu)化散熱設(shè)計。（source：Ansys）

Siemens EDA

至於西門子（Siemens EDA）在 3D IC 和先進(jìn)封裝的多物理模擬方面，同樣也提供了整合式的解決方案，涵蓋熱、電、機(jī)械和電磁等領(lǐng)域。以Innovator 3D IC為例，這款 3D IC 設(shè)計平臺能整合設(shè)計、驗(yàn)證和製造流程，並提供多物理場模擬功能，協(xié)助工程師加速產(chǎn)品開發(fā)。

在熱模擬方面，F(xiàn)lotherm 3D是一款CFD模擬工具，能分析3D IC和先進(jìn)封裝中的熱傳導(dǎo)、對流和輻射，精確預(yù)測溫度分佈；Flotherm XT可以模擬電子產(chǎn)品與周圍環(huán)境的熱交換。而Simcenter Flotherm 3D IC則是一款專為 3D IC 設(shè)計的熱模擬工具能處理複雜的幾何結(jié)構(gòu)和多種材料，提供高精度的熱分析結(jié)果。

Simcenter這款多物理場模擬平臺能分析3D IC和先進(jìn)封裝中的機(jī)械應(yīng)力、變形和疲勞，並可結(jié)合Simcenter 3D模擬工具能，為3D IC 和先進(jìn)封裝的結(jié)構(gòu)進(jìn)行3D建模，更深入直觀的進(jìn)行晶片結(jié)構(gòu)與應(yīng)力的分析。此外， 這款多物理場模擬平臺也能分析 3D IC 和先進(jìn)封裝中的電磁干擾和相容性問題。

圖四 : Simcenter Flotherm 3D是一款CFD模擬工具，能分析3D IC和先進(jìn)封裝中的熱傳導(dǎo)、對流和輻射，精確預(yù)測溫度分佈。（source：Siemens EDA）

生成式AI引領(lǐng)設(shè)計與模擬工具創(chuàng)新

而在AI技術(shù)當(dāng)?shù)赖臅r代，生成式AI也開始被陸續(xù)整合至目前的模擬解決方案之中。

以Cadence為例，其Cerebrus Intelligent Chip Explorer便是一款 AI 驅(qū)動的晶片設(shè)計工具，能自動探索設(shè)計空間，找到最佳的PPA（功耗、性能、面積）平衡點(diǎn)；Joint Enterprise Data and AI（JedAI）Platform，則可整合設(shè)計數(shù)據(jù)和 AI 模型，為整個晶片設(shè)計流程提供智能化支持。

另外，Cadence也正持續(xù)研究如何利用 AI 加速模擬和驗(yàn)證流程，例如自動生成測試案例、預(yù)測設(shè)計錯誤，以及提供除錯建議。像是他們的Integrity3D-IC平臺便導(dǎo)入生成式AI，實(shí)現(xiàn)共同優(yōu)化，讓3D-IC設(shè)計流程更簡單。

至於Ansys，則是將AI和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)融入其模擬軟體中，例如 Ansys Discovery Live，讓工程師能更快地探索設(shè)計空間，找到最佳化方案；AI-Assisted Simulation可加速模擬流程，自動生成網(wǎng)格、預(yù)測模擬結(jié)果，以及提供設(shè)計建議。

Ansys也正在研究Physics-Informed Neural Networks（PINNs）技術(shù)，將之應(yīng)用於模擬中，並結(jié)合物理模型和數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法，提高模擬的準(zhǔn)確性和效率。

Siemens EDA則將 AI 應(yīng)用於生成式設(shè)計，例如在電路板設(shè)計中自動生成佈局方案，節(jié)省工程師的時間，並利用 AI 加速驗(yàn)證流程，例如自動生成測試案例、預(yù)測設(shè)計錯誤，以及提供除錯建議。

工業(yè)技術(shù)起家的Siemens，也嘗試將 AI 與數(shù)位孿生（Digital Twin）技術(shù)結(jié)合，透過模擬和分析產(chǎn)品在真實(shí)世界中的表現(xiàn)，協(xié)助工程師優(yōu)化設(shè)計。

結(jié)語

在3D IC和先進(jìn)封裝領(lǐng)域，多物理模擬的工具導(dǎo)入與使用已成產(chǎn)業(yè)界的標(biāo)配，尤其是半導(dǎo)體領(lǐng)頭羊臺積電近年來也積極採用之後，更讓相關(guān)的工具成為顯學(xué)。而在AI技術(shù)崛起之後，Cadence、Ansys、Siemens EDA作為工程物理模擬技術(shù)的領(lǐng)先者，也紛紛佈局生成式AI，為行業(yè)帶來革新。儘管各家布局重點(diǎn)不同，但總體目標(biāo)一致，就是要運(yùn)用生成式AI提升設(shè)計效率、縮短開發(fā)週期、降低成本。

生成式AI在設(shè)計空間探索、自動化設(shè)計生成、智能驗(yàn)證與除錯，甚至預(yù)測性維護(hù)等方面展現(xiàn)出巨大潛力，有望顛覆傳統(tǒng)的設(shè)計流程，為工程師提供更強(qiáng)大的工具和更優(yōu)化的解決方案。