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Cadence提出熱電偕同模擬系統分析 面對3D IC挑戰
 

【CTIMES/SmartAuto 吳雅婷 報導】   2019年11月07日 星期四

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實現3D IC是未來電子設計的重要目標,2.5D是過渡性技術,但最終是希望達成電晶體堆疊和晶片的高度整合。要實現這項目標,更精準且更全面的模擬系統至關重要,而Cadence看準了此市場需求,今年4月和9月先後推出Clarity 3D求解器和Celcius熱求解器,正式進入系統分析市場,更於昨(6)於台北舉辦了「系統分析研討會」,暢談面對3D IC挑戰的最新解決方案。

Clarity 3D求解器的分散式處理流程。(source:Cadence)
Clarity 3D求解器的分散式處理流程。(source:Cadence)

Cadence系統仿真事業部總經理Ben Gu表示,Cadence奠基於EDA軟體和開發工具,在仿真方面,已有完整的IC、PCB和封裝模擬解決方案,系統分析是我們的下一步。系統分析在仿真方面就和EDA相似,且在超高資料傳輸率(data rate)和3D IC的市場需求刺激下,未來電子設計需要更多跨域仿真的資源,Clarity 3D求解器是我們第一套系統分析的開發工具,它能和3D電磁模擬工具Sigrity結合,建立出完整的電磁機械模型。

Clarity擁有功能強大的網格技術(Mesh technology)和矩陣求解器(matrix solver),因而能實現平行運算,讓模擬工作所需的硬體配置規格大幅降低,運行一個自適網格(adaptive Mesh)的CPU容量僅需32G。這也代表模擬的運算成本得以大幅降低,甚至可以運用雲端平台的運算資源,讓運算效率大幅提升。

Ben Gu舉例,Clarity在用戶端設備進行模擬,成本能減少70%,若是運用雲端,甚至可減少93%。他很自信的說,Cadence在3D電磁分析方面最大的突破,便是透過創新的程式設計(programming),Clarity透過劃分Mesh和強大的矩陣求解器,在獲得運算速度提升至10倍的同時,還能達成高精準的仿真分析。

他更指出,除了電磁(EM)、機械結構外,熱能分析(thermal analysis)也是系統分析的重點,因為熱是系統級的問題,而非單一電晶體,所以不論在IC、PCB還是封裝的設計上,熱能需要多維度且細部的分析,而非針對特定區塊而已。Celcius便是Cadence針對熱仿真所開發的工具,不論是固體結構或是流體力學都能得到完整且準確的模擬。

Celcius是結合有限元素分析(FEA)和計算流體力學(CFD)的完整熱仿真解決方案,前者處理佈局內部細節的熱能分佈,後者分析外部的熱對流。Celcius甚至還能結合Clarity 3D電磁求解器、Voltus電源完整性分析、Sigrity封裝級分析,進行熱電偕同模擬系統分析(electrical-thermal co-simulation,E-T CoSim),得到多物理場(Multi-physics)最佳化模擬結果。

關鍵字: 3D IC  仿真  益華電腦(Cadence
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