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  • AutorenbildKarl Obermann

3D–Ics werden zum Mainstream

Die Calibre 3DThermal-Software bietet eine vollständige Chip- und Package-Inward-Thermoanalyse für 3D-ICs zur Bewältigung kritischer Design- und Verifizierungsherausforderungen von der Frühphase der Chip- und 3D-Baugruppen-Exploration bis zur Designabnahme.

Siemens macht mit neuem Calibre 3DThermal einen großen Schritt in Richtung Mainstream-Anwendung von 3D-ICs
Siemens macht mit neuem Calibre 3DThermal einen großen Schritt in Richtung Mainstream-Anwendung von 3D-ICs

Das neue Produkt lässt sich in die hochentwickelten Konstruktionstools von Siemens integrieren und bietet so eine robuste Plattform, die thermische Daten während des gesamten Konstruktionsprozesses erfasst und analysiert.


Siemens Digital Industries Software hat kürzlich Calibre 3DThermal vorgestellt, eine innovative Software für die thermische Analyse, Verifizierung und Fehlerbehebung in 3D-integrierten Schaltungen (3D-ICs). Mit Calibre 3DThermal können Chip-Designer thermische Effekte in ihren Designs schnell modellieren, visualisieren und minimieren – von der Frühphase der Chip- und Package-Inward-Exploration bis hin zur Freigabe des Designs. Dazu werden Elemente der Siemens Calibre-Verifizierungssoftware und der Calibre® 3DSTACK-Software zusammen mit der Simcenter Flotherm Software-Solver-Engine des Unternehmens eingesetzt. Calibre 3DThermal liefert die notwendigen Ergebnisse, um thermische Einflüsse in elektrischen Simulationen zu erkennen. Darüber hinaus kann die Software sowohl die Randbedingungen als Eingabe verwenden als auch die Ausgabe an Simcenter Flotherm bereitstellen. Dies ermöglicht eine echte IC-zu-System-Thermomodellierung von der IC- über die Gehäuse- bis zur Platinen- und Systemebene.

 

Calibre 3DThermal wurde entwickelt, um die Herausforderungen von 3D-IC-Architekturen zu lösen, bei denen die Kontrolle der Wärmeableitung eine wesentliche Anforderung darstellt. Die Software bietet schnelle, genaue, leistungsstarke und umfassende Ansätze zur Identifizierung und schnellen Lösung komplexer thermischer Probleme. Calibre 3DThermal bietet die Flexibilität, eine anfängliche Machbarkeitsanalyse mit minimalen Daten zu starten und später, wenn detailliertere Informationen vorliegen, eingehendere Analysen unter Berücksichtigung von Metallisierungsdetails und deren Auswirkungen auf thermische Eigenschaften durchzuführen. Dieser schrittweise Ansatz ermöglicht es Konstrukteuren, ihre Analyse zu verfeinern und Korrekturen wie Änderungen im Floor Plan und das Hinzufügen von gestapelten Vias oder TSVs anzuwenden, um thermische Hotspots zu vermeiden und/oder Wärme effektiver abzuleiten. Dieser iterative Prozess wird bis zum Abschluss der Endmontage fortgesetzt. Dadurch wird das Risiko von Leistungs-, Zuverlässigkeits- und Fertigungsproblemen beim endgültigen Tape-Out deutlich verringert.

 

Die thermische Analyse auf diesem fortgeschrittenen Niveau erfordert ein umfassendes Verständnis der 3D-IC-Baugruppe. Mit der Fehleridentifizierung und

-behebung zu warten, bis die Montage abgeschlossen ist, kann Projektzeitpläne erheblich stören. Das neue System hingegen senkt dieses Risiko durch Automatisierung und Integration, sodass Konstrukteure die thermische Analyse in jeder aktuellen Designphase wiederholen können.

 

Calibre 3DThermal integriert eine kundenspezifische Version der präzisen, branchenbewährten Simcenter Flotherm Software-Solver-Engine von Siemens, um präzise thermische Modelle auf Chip-Ebene für die statische oder dynamische Simulation vollständiger 3D-IC-Baugruppen zu erstellen. Die Fehlerbehebung wird durch die klassische Calibre RVE-Software-Ergebnisanzeige optimiert, die bereits in eine Vielzahl von IC-Design-Tools integriert ist. Die Integration dieser leistungsstarken Tools liefert eine effiziente Lösung für die thermische Analyse, die auf die spezifischen Anforderungen von 3D-IC-Konstrukteuren zugeschnitten ist.

 

Wie alle Calibre-Produkte lässt sich die neue Software nahtlos in eine Reihe branchenführender Design-Tools von Drittanbietern sowie in die Software von Siemens integrieren, einschließlich der jüngst angekündigten Innovator3D IC-Software. In allen Designabschnitten erfasst und analysiert Calibre 3DThermal thermische Daten über den gesamten Designlebenszyklus hinweg.

 

„Calibre 3DThermal stellt einen bedeutenden Fortschritt beim Design und der Verifizierung von 3D-ICs dar. Die Software stellt Konstrukteuren die erforderlichen Ressourcen zur Verfügung, um thermische Herausforderungen frühzeitig im Designprozess zu bewältigen“, sagt Michael Buehler-Garcia, Vice President, Calibre Product Management, Siemens Digital Industries Software. „Durch die direkte Integration der thermischen Analyse in alle Phasen des IC-Entwurfsablaufs ermöglichen wir es unseren Kunden, zuverlässigere, leistungsstarke 3D-ICs mit größerer Sicherheit und Effizienz zu erstellen.“

 

Calibre 3DThermal integriert eine kundenspezifische Version der Simcenter Flotherm-Solver-Engine von Siemens, um präzise Thermomodelle auf Chip-Ebene für die statische oder dynamische Simulation von vollständigen 3D-IC-Baugruppen zu erstellen. Die Fehlerbehebung wird durch die klassische Calibre RVE-Software-Ergebnisanzeige optimiert, die bereits in eine Vielzahl von IC-Design-Tools integriert ist. Das Resultat ist eine effiziente thermische Analysefunktion, die auf die spezifischen Bedürfnisse von 3D-IC-Designern zugeschnitten ist.

 

Zusammenarbeit mit UMC

Siemens und die United Microelectronics Corporation (UMC) haben sich zusammengetan, um mit Calibre 3DThermal eine innovative Wärmeübertragungsanalyse für UMC-Kunden bereitzustellen. Diese hochmoderne und speziell auf die Wafer-on-Wafer- und 3D-IC-Technologien von UMC zugeschnittene Software wurde validiert und soll bald weltweit für alle Kunden von UMC verfügbar sein.

 

„Da die Halbleiterindustrie mit zunehmenden thermischen Herausforderungen konfrontiert ist, insbesondere im Bereich der Wärmeableitung und der thermischen Gradienten bei fortschrittlichen 3D-IC-Technologien, engagiert sich UMC weiterhin für effektive Lösungen“, sagt Osbert Cheng, Vice President of Device Technology Development & Design Support bei UMC. „Durch unsere Zusammenarbeit mit Siemens und die Implementierung von Calibre 3DThermal werden wir in der Lage sein, unseren Kunden eine umfassende thermische Analysefunktion anzubieten, die es ihnen ermöglicht, kritische thermische Probleme zu lösen und ihre Designs für eine verbesserte Leistung und Zuverlässigkeit zu optimieren.“

 

Weitere Informationen über Calibre 3DThermal finden Sie unter https://eda.sw.siemens.com/en-US/ic/calibre-design/3dthermal/


 

Siemens Digital Industries Software unterstützt Unternehmen jeder Größe bei der digitalen Transformation mit Software, Hardware und Services der Siemens Xcelerator Business Plattform. Die Software von Siemens und der umfassende digitale Zwilling ermöglichen es Unternehmen, ihre Entwurfs-, Konstruktions- und Fertigungsprozesse zu optimieren, um die Ideen von heute in nachhaltige Produkte der Zukunft zu verwandeln. Vom Chip bis zum Gesamtsystem, vom Produkt bis zum Prozess, über alle Branchen hinweg.

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