3D IC發(fā)展尚需時日

當大部份芯片廠商都感覺到遵循摩爾定律之途愈來愈難以為繼時，3D IC 成為了該產業(yè)尋求持續(xù)發(fā)展的出路之一。然而，整個半導體產業(yè)目前也仍在為這種必須跨越工具、制程 、設計端并加以整合的技術類別思考適合的解決方案。

“發(fā)展3D IC時所面臨的問題，不是單一工具可以解決的，”新思 (Synopsys ， Inc.)總裁兼營運長陳志寬指出，“每一顆3D芯片都是從數個2D元件所組成的，特別是在異質芯片的整合上，存儲器、邏輯、類比混合訊號還有數位部份……要想將它們堆棧起來，有許多因素必須加以考量，功率、線路、訊號等，都對工具端帶來極大的挑戰(zhàn)。”

“我們跟很多人在做制程開發(fā)，現在有幾家公司跑到20或14nm了，”陳志寬表示。沒錯，現在要解決面積問題，大家都指望3D IC，現在確實有一些3D IC在設計，但都是客制化的，而且現在也已經有業(yè)者采用硅內插器來做2.5D的IC了，但談到3D IC，它現在仍處于開發(fā)階段。

最近2~3年，我們一直在做3D IC的研究與合作。從EDA供應商角度來說，新思目前所有的工作，都是在既有工具的基礎上，去思考怎么面對3D IC的設計。舉例來說，陳志寬表示，以布局布線而言會需要更多的via，但這些via如何布局?這些via的尺寸也已經與過去不同了，過去只需考慮金屬層，但現在要穿過硅芯片。

另一方面，當把芯片堆棧在一起時，熱的問題也更加凸顯了――存儲器在上或在下?從布局布線方面來看，如果你有5層存儲器，每一層都一樣，那是最容易互連的，但問題在于3D芯片的目標是要整合不同類型的芯片，所以，今天每一款用于2D芯片的設計工具， 無論在改良或設計時，都要加一些3D的設計思考在其中。

新思日前甫慶祝在臺成立已屆滿20周年，回顧伴隨臺灣電子產業(yè)成長的過程，陳志寬表示，和過去不同，今天的電子產業(yè)可看到系統(tǒng)公司對終端應用市場的掌控程度更加提高了，而這種趨勢對整個電子產業(yè)和整個價值鏈都將帶來深遠影響。

他指出，過去的IC設計公司是開發(fā)架構、設計芯片，然后交給系統(tǒng)公司，但現在，消費性電子日益縮短的生命周期不斷壓縮開發(fā)時程，改變了整個產業(yè)生態(tài)，包括芯片設計公司都面臨了許多變革。

整個IC設計領域正呈現出三個主要變化趨勢，陳志寬表示，首先是SoC設計。雖然這個概念已經出現多年，但這個趨勢是緩慢在發(fā)酵的。舉例來說，許多中國大陸的IC設計公司也采用IP模塊來開發(fā)SoC，他們的芯片可能尺寸不小，但他們更加注重功能了。

第二是軟件。今天的芯片公司軟件工程人員比重一直在增加，一些大型芯片廠商如Nvidia的軟件員工或許比硬件多了。第三是改善驗證速度──這方面透過更有效的系統(tǒng)原型平臺，能協(xié)助IC設計業(yè)者更快提供解決方案。

某種程度來說，今天的芯片業(yè)者注重功耗和功能特性，更甚于尺寸的微縮?；蛟S在消費電子崛起，為整個半導體產業(yè)帶來更龐大開發(fā)時程壓力下，這是必然的轉移趨勢。但與其無止盡追求微縮而付出龐大投資，善用既有工具及方案來開發(fā)或改善產品性能，會是更好的選擇。