隨著摩爾定律逐步逼近物理極限，半導(dǎo)體行業(yè)正轉(zhuǎn)向三維垂直拓展的技術(shù)路徑，以延續(xù)迭代節(jié)奏、實(shí)現(xiàn)“超越摩爾”目標(biāo)。Chiplet為核心的先進(jìn)封裝技術(shù)，通過將不同工藝、功能的裸片(Die)異構(gòu)集成，大幅提升系統(tǒng)性能。一個(gè)清晰的趨勢(shì)已然顯現(xiàn)：未來的高性能芯片，必將朝著更大尺寸、更高密度、更高速率的3D異構(gòu)系統(tǒng)方向發(fā)展。

3D IC“堆疊”的挑戰(zhàn)

當(dāng)我們把系統(tǒng)從二維平面拓展至三維空間，復(fù)雜度呈指數(shù)級(jí)激增。3D IC技術(shù)雖帶來性能突破，但也給物理驗(yàn)證帶來了一系列現(xiàn)實(shí)難題，傳統(tǒng)2D驗(yàn)證工具已難以適配：

1.數(shù)據(jù)量激增：互聯(lián)密度指數(shù)級(jí)增長，TB 級(jí)版圖數(shù)據(jù)和近乎扁平化的封裝版圖，讓傳統(tǒng) DRC 工具處理效率大幅下降。

2.異構(gòu)兼容難題：3D系統(tǒng)包含不同工藝節(jié)點(diǎn)、PDK、精度及廠商的裸片，系統(tǒng)級(jí)LVS驗(yàn)證和可靠性驗(yàn)證的協(xié)同難度極大。

3.新增失效風(fēng)險(xiǎn)：除單裸片內(nèi)部問題外，還需應(yīng)對(duì)裸片對(duì)齊偏移、跨裸片ESD路徑、非正交圖形制造等全新3D失效模式。

4.驗(yàn)證視角局限：缺乏全系統(tǒng)統(tǒng)一視圖，依賴手動(dòng)拼接的驗(yàn)證方式易出現(xiàn)疏漏，可能導(dǎo)致流片后失效及重大經(jīng)濟(jì)損失。

Argus 3D全鏈路PV驗(yàn)證平臺(tái)

針對(duì)3D IC設(shè)計(jì)與封裝協(xié)同的實(shí)際需求，華大九天重磅推出了Argus 3D，為3D IC設(shè)計(jì)提供了一套全面且高效的3D全量物理驗(yàn)證方案。與傳統(tǒng)的Die-by-Die檢查方法不同，Argus 3D憑借其獨(dú)創(chuàng)的3D數(shù)據(jù)編織技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了3D全量數(shù)據(jù)的一次性完整驗(yàn)證，涵蓋3D Stack、3D DRC、3D LVS、3D PERC等多個(gè)方面。通過3D多機(jī)并行技術(shù)，Argus 3D突破了容量限制，尤其在處理復(fù)雜的3D跨Die走線時(shí)，檢查效率顯著提升，檢查時(shí)間可從2周縮短至1-2天。此外，Argus 3D還成功解決了傳統(tǒng)方法難以檢測(cè)的Die間天線效應(yīng)等問題，大幅提升了3D IC設(shè)計(jì)驗(yàn)證的安全性。

1、3D Stack：3D堆疊的組裝與檢查

3D Stack的核心作用是完成虛擬3D系統(tǒng)的組裝與基礎(chǔ)檢查。它支持導(dǎo)入裸片、中介層、基板等所有獨(dú)立組件的版圖，根據(jù)坐標(biāo)、旋轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)等組裝參數(shù)，解決不同工藝PDK帶來的單元、層次和精度沖突。組裝完成后，可執(zhí)行兩項(xiàng)關(guān)鍵檢查：

?物理對(duì)齊檢查：對(duì)Die-to-Die或Die-to-Interposer的Bump/Pad進(jìn)行嚴(yán)格的對(duì)齊驗(yàn)證，涵蓋中心點(diǎn)偏移、覆蓋率及包圍等多方面檢查，確保物理連接的穩(wěn)固可靠。

?系統(tǒng)級(jí)連通性檢查：排查跨Die接口的Open/Short問題，以及Pad/Port/Text的缺失或懸空狀況，從源頭上杜絕基礎(chǔ)的組裝錯(cuò)誤。

2、3D DRC：跨越Die邊界的“全局”物理規(guī)則驗(yàn)證

傳統(tǒng)2D DRC將所有的連接關(guān)系及定義都局限在2D Die內(nèi)部，無法適配3D堆疊后的復(fù)雜場(chǎng)景。Argus 3D的DRC引擎采用數(shù)據(jù)編織技術(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)3D DRC檢查，既保留單裸片內(nèi)部完整版圖定義，又能跨裸片邊界執(zhí)行全局規(guī)則驗(yàn)證，具體包括：

?跨Die間距檢查：檢查裸片之間、裸片與基板之間的3D空間間距，防止物理沖突。

?接口規(guī)則檢查：對(duì)TSV、Micro-bump、Hybrid Bonding等關(guān)鍵3D結(jié)構(gòu)的特定制造規(guī)則進(jìn)行驗(yàn)證。

?3D天線效應(yīng)(Antenna Effect)：分析由于TSV、RDL等3D制造工藝引入的電荷累積效應(yīng)，保護(hù)底層器件。

3、3D LVS：全系統(tǒng)“圖網(wǎng)”一致性驗(yàn)證

傳統(tǒng) LVS 方案易出現(xiàn)數(shù)據(jù)量爆炸、規(guī)則調(diào)試繁瑣等問題，影響項(xiàng)目進(jìn)度。Argus 3D LVS通過創(chuàng)新的“數(shù)據(jù)編織技術(shù)”，在不降低精度、不影響PDK兼容性的前提下，完美解決了異構(gòu)系統(tǒng)的LVS難題，能夠精準(zhǔn)報(bào)告跨Die的短路、開路以及網(wǎng)表連接錯(cuò)誤，實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)圖網(wǎng)一致性簽核。

?保留原生環(huán)境：該方案允許每個(gè)Die在各自已驗(yàn)證成熟的2D LVS規(guī)則下進(jìn)行分析，無需對(duì)PDK進(jìn)行修改和合并。

?數(shù)據(jù)編織技術(shù)：工具能夠智能識(shí)別所有Die的對(duì)外接口(Bump/Pad)，并根據(jù)3D Stack定義的連接關(guān)系，在引擎內(nèi)部將這些接口“縫合”起來，從而構(gòu)建出完整的系統(tǒng)級(jí)連接。

?頂層圖網(wǎng)比對(duì)：最終，將“縫合”后的版圖網(wǎng)表與唯一的“3D系統(tǒng)頂層網(wǎng)表”進(jìn)行比對(duì)。

4、3D PERC：“全鏈路”系統(tǒng)可靠性驗(yàn)證

物理和電氣連接驗(yàn)證通過后，系統(tǒng)的可靠性成為關(guān)鍵。Argus 3D PERC依托強(qiáng)大的全系統(tǒng)連接追溯能力，將可靠性檢查從2D平面拓展至3D空間：

?全鏈路路徑追蹤：PERC引擎能夠追蹤一條電信號(hào)路徑，無論其如何“穿越”——從Die A的晶體管出發(fā)，經(jīng)過Micro-bump，穿過Interposer的RDL，再通過TSV進(jìn)入Die B。

?系統(tǒng)級(jí)可靠性分析：基于這種跨Die追蹤能力，Argus 3D PERC能夠執(zhí)行關(guān)鍵的系統(tǒng)級(jí)可靠性檢查，例如：

跨Die ESD防護(hù)：檢查從外部I/O到內(nèi)部核心電路，跨越多個(gè)裸片的ESD放電路徑是否完整、保護(hù)是否到位。

系統(tǒng)電源完整性：檢查整個(gè)3D堆疊的Power/Ground網(wǎng)絡(luò)連接(如是否存在懸空地等)。

結(jié)語|重塑3D IC Signoff

從2D到3D的技術(shù)演進(jìn)，涉及設(shè)計(jì)、制造、驗(yàn)證全流程的變革。華大九天Argus 3D平臺(tái)以“系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證”為核心，通過3D Stack完成基礎(chǔ)組裝與檢查，3D DRC保障物理可制造性，3D LVS確保電氣連接正確，3D PERC守護(hù)系統(tǒng)可靠性，形成閉環(huán)驗(yàn)證體系。在Chiplet技術(shù)廣泛應(yīng)用的背景下，Argus 3D 為高性能計(jì)算芯片的快速落地和成功流片提供了切實(shí)可行的驗(yàn)證支撐，推動(dòng)先進(jìn)封裝設(shè)計(jì)方法論的優(yōu)化升級(jí)。

北京華大九天科技股份有限公司(簡(jiǎn)稱“華大九天”)成立于2009年，一直聚焦于EDA工具的開發(fā)、銷售及相關(guān)服務(wù)業(yè)務(wù)，致力于成為全流程、全領(lǐng)域、全球領(lǐng)先的EDA提供商。

華大九天主要產(chǎn)品包括全定制設(shè)計(jì)平臺(tái)EDA工具系統(tǒng)、數(shù)字電路設(shè)計(jì)EDA工具、晶圓制造EDA工具、先進(jìn)封裝設(shè)計(jì)EDA工具和3DIC設(shè)計(jì)EDA工具等軟件及相關(guān)技術(shù)服務(wù)。其中，全定制設(shè)計(jì)平臺(tái)EDA工具系統(tǒng)包括模擬電路設(shè)計(jì)全流程EDA工具系統(tǒng)、存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì)全流程EDA工具系統(tǒng)、射頻電路設(shè)計(jì)全流程EDA工具系統(tǒng)和平板顯示電路設(shè)計(jì)全流程EDA工具系統(tǒng);技術(shù)服務(wù)主要包括基礎(chǔ)IP、晶圓制造工程服務(wù)及其他相關(guān)服務(wù)。產(chǎn)品和服務(wù)主要應(yīng)用于集成電路設(shè)計(jì)、制造及封裝領(lǐng)域。

華大九天總部位于北京，在南京、成都、深圳、上海、香港、廣州、北京亦莊、西安和天津等地設(shè)有全資子公司，在武漢、廈門、蘇州等地設(shè)有分支機(jī)構(gòu)。