3D IC 패키징의 성공을 보장하는 5가지 주요 워크플로​

3D IC는 싱글 다이 설계의 한계를 뛰어넘는 반도체 제품을 위해 발전하는 기술입니다. 큰 다이를 여러 개의 작은 다이로 분할하면(일명 동종 통합) 수용 가능한 수익률을 제공하고, 보통은 SoC로 구현할 만한 것을 단일하게 제조된 IP 블록으로 해체하는 추세가 떠오르고 있습니다. 이러한 블록을 일명 칩렛이라고 합니다.

칩렛은 패키지 하나에 칩렛 여러 개와 맞춤형 SoC 디바이스(선택 사양)를 장착하여 상호 연결할 수 있으며, 고속/고대역 칩렛 간 인터페이스를 사용합니다. 그 결과 도출되는 3D IC 이기종 통합 패키지는 단일 SoC 패키지보다 성능 및 수율 향상으로 비용은 감소되고, 면적은 기존 대비 약간 커집니다.

팹리스 기업에서 이처럼 해체된 칩렛을 시장에 도입하기 시작하고, 성공을 거두면서 팹리스 반도체 업계에서는 일련의 인터페이스 프로토콜을 표준화하여 다양한 칩렛 공급업체 간에 플러그 앤드 플레이 호환성을 제공하고, 나아가 진정한 개방형 에코시스템과 공급망을 구축해야 하게 되었습니다​.

​이 현상은 혁명일까요? 진화일까요? 지금 차세대 설계 환경으로 나아가는 것이 가능할까요?
이 글에서는 이러한 새로운 문제와 이를 해결하기 위해 필요한 다섯 가지 주요 워크플로를 소개합니다.

3D IC 설계 신뢰성 검증

2.5D/3D IC는 단순히 연결된 독립적인 2D IC가 아니기 때문에 2.5D/3D IC의 신뢰성 검증은 2D IC보다 훨씬 까다롭습니다. 신뢰성 검증 관점에서는 설계자가 여러 다이에 걸쳐 검증을 할 수 있어야 합니다. 예를 들어 ESD 보호 디바이스는 다이 여러 개에 걸칠 수 있고, 올바른 평가를 위해서는 반드시 합쳐져야 합니다. 실효성이 입증된 신뢰성 검증 방법론을 사용하면 중대한 2.5/3D IC 신뢰성 문제 세 가지 - ESD 보호, 고급 래치업 DRC 그리고 잠재적 열 접점 감지를 해결할 수 있습니다.

올바른 연결 구축 3D-IC에서 시스템 레벨 Netlist 및 예외 사항 관리하기​

시스템 레벨 연결을 올바르게 구축했다고 확신할 수 있도록 해당 백서에서는 고급 패키지 설계에서 3D IC 어셈블리를 위한 시스템 레벨 Netlist 기반 LVS 워크플로를 배포할 때 전자 시스템 엔지니어가 직면하는 두 가지 주요 문제, 즉​ 1) 시스템 레벨 Netlist 기반 플로우를 배포할 때 Netlist 대 Netlist 확인​ 2) 도메인 간의 다른 네트 이름, 알려진 단락 및 개방 회로와 같은 연결 예외 사항 에 대해 설명합니다. 또한 설계 의도를 반영하는 골든 시스템 레벨 Netlist에 대한 내용과 이를 물리적 어셈블리 연결과 비교하여 올바른 시스템 레벨 연결을 구축하는 방법도 확인하실 수 있습니다.

이종 간의 3D IC 어셈블리에 대한 시스템 레벨 연결성 관리 및 검증​​

복수 다이 및 기판을 하나의 패키지에 통합하는 것이 반도체 산업의 주요 관심사가 되고 있습니다. 설계자는 다중 기판 시스템에 필요한 다양한 형식을 취합하고 어셈블리 검증을 유도하는 시스템 레벨 netlist를 생성할 수 있는 XSI(Xpedition Substrate Integrator)와 같은 EDA 플랫폼이 필요합니다. XSI와 Calibre 3D STACK을 사용하는 이 어셈블리 검증 방식은 여러 다이 기술 노드와 기판 제조업체의 영향을 받지 않는 "설계자 중심" 접근 방식입니다. 백서를 다운로드하여 자세한 내용을 알아보세요.

3D 레이아웃을 활용해 PCB 시스템 설계 최적화​​

2D는 오늘날의 이런 복잡한 PCB 레이아웃에 사용하기에 역부족입니다. 오늘날의 문제를 완전히 해결하는 데 도움이 되는 고급 3D 레이아웃 설계 기능이 필요합니다. PCB 설계자는 고급 3D 레이아웃을 사용해 설계의 기계적인 측면에 좀 더 깊이 관여하고 이에 대해 전반적으로 더 잘 파악할 수 있기 때문에 기계적인 요구 사항을 준수하면서 동시에 부품을 배치하고 라우팅하는 데 도움이 됩니다. Xpedition을 사용하면 설계자와 엔지니어는 실제 제품을 쉽게 이해할 수 있으므로 설계 주기 초기에 전기기계 문제를 식별하고 비용이 많이 드는 재설계를 피할 수 있습니다. 본 문서에서는 3D 기술의 이점을 극대화하는 6가지 방법을 설명합니다.