[发明专利]一种基于硅通孔的立体集成电路多物理域协同设计方法

摘要

本发明公开了一种基于硅通孔的立体集成电路多物理域协同设计方法，考虑热、力、电多物理域之间耦合对立体集成电路可靠性的影响，加入了热学、力学设计步骤，建立了热、力、电多物理域协同设计方法。该协同设计方法通过热、力、电设计步骤之间互相迭代，直到三者都满足设计要求为止，保证了立体集成电路高可靠性设计要求。克服了目前立体集成电路设计流程中缺少热、力设计步骤的缺陷。

主权项

一种基于硅通孔的立体集成电路多物理域协同设计方法，其特征在于，包括以下操作：1)对立体集成电路进行系统级划分，将整体电路系统划分为各个子模块，划分出的子模块将会布置在立体叠层结构中的各层芯片上；2)将划分的各功能模块进行功能性的电连接以实现立体集成电路的功能，得到立体集成电路原理图；在各功能模块连接完成后进行功能仿真；在功能仿真过程中如果发现功能有误，则返回对各功能模块的互联关系进行修正，修正后再进行后续的功能仿真验证步骤，直到所有功能仿真验证通过；3)以散热性能最优为指导原则，进行立体集成电路叠层布局设计，然后通过热仿真对叠层顺序是否合理进行验证，如果验证不通过，则重新设计叠层顺序进行后续的热仿真，直到在热仿真中散热性能满足预定的要求；4)待立体集成电路叠层布局设计好后，进行立体集成电路三维电互连设计：首先，进行硅通孔布局设计，根据立体集成电路原理图设计步骤中各芯片二维互连关系，初步布置各层芯片硅通孔的位置；将各层芯片上硅通孔的名称、物理二维坐标、穿过的芯片层数、与芯片的互连关系信息建立成三维映射关系数据库；其次，进行布线设计，将三维映射关系中硅通孔的位置和互连信息，输入现有二维布线软件中，在各层芯片上渐进性RDL引线的设计，实现不同芯片上硅通孔之间电互连；如果在布线阶段，发现某区域RDL引线布线资源不够，则返回硅通孔布局设计阶段，重新调整该区域硅通孔位置，并相应的更新三维映射关系数据库中硅通孔信息，利用更新后的三维映射关系数据库对该区域RDL引线进行重新设计；最后，进行立体集成电路三维电互连设计设计规则检查和物理验证；5)通过进行立体集成电路热机械耦合仿真，确定叠层结构中的应力分布情况，找出应力较强区域，指导4)步骤立体集成电路三维电互连设计，优化硅通孔布局、布线；若仿真中应力超出设计规范，则返回4)步骤重新设计强应力区域内硅通孔布局和RDL布线；6)通过时序仿真验证立体集成电路时序完整性，验证功能模式下立体集成电路时序是否满足设计要求；若时序仿真结果出错，则返回4)步骤重新设计硅通孔布局和RDL布线；7)通过信号完整性仿真、电源完整性仿真，验证立体集成电路系统在瞬态抽取电流时，是否存在电源完整性的问题；若仿真存在问题则返回4)步骤重新设计该区域内硅通孔布局和RDL布线。